L'église en bois, dédiée aux saints apôtres Pierre et Paul, est mentionnée dans le « Livre des recensements de la ville de Tula des années 1624 et 1685 », publié par I. P. Sakharov. Selon les récits des habitants locaux, enregistrés au XIXe siècle par N. F. Andreyev, il y avait initialement une chapelle de Pierre sur la rue éponyme. Elle a été nommée d'après l'icône de Pierre et Paul qui se trouvait à l'intérieur. En 1734, l'église était très délabrée et a été démolie. Deux ans plus tard, un nouveau temple en pierre a été construit à sa place, qui a été reconstruit en 1802, ajoutant deux chapelles et un clocher.

Dans la première moitié du XIXe siècle, il a été décidé de reconstruire le temple sous la direction de l'architecte V. F. Fedoseev. En 1833 et 1838, au lieu d'un dôme ordinaire, une rotonde dans le style Empire avec douze fenêtres est apparue. Cependant, un an plus tard, des fissures sont apparues dans les murs et les voûtes, et les travaux ont été suspendus pendant un an. La commission a établi que la cause était la faiblesse des fondations. L'autorisation de poursuivre la construction a été donnée sous condition de remplacer le dôme en pierre par un dôme en bois. À l'automne 1836, le temple a été achevé, mais la décoration intérieure a continué pendant près de 12 ans. Dans le répertoire de 1925, le style de l'église est caractérisé comme « classicisme nikolaïen moscovite ». L'historienne de l'art A. A. Kiparisova a suggéré en 1948 que l'église avait été construite par l'un des frères Bove, mais les archives trouvées par V. N. Uklein confirment l'auteur V. F. Fedoseev.

Dans le temple se trouvaient les icônes de la Mère de Dieu de Kazan et de Tikhvin, qui ont ensuite été transférées à la cathédrale de Tous les Saints. En 1891, une école paroissiale a été ouverte dans le temple. Il y avait aussi un hospice pour six personnes, construit avec les fonds de S. T. Krasnoglazov. En 1912-1913, selon le projet de S. M. Serebrovsky, le clocher a été surélevé et une horloge y a été installée.

En 1922, des objets de valeur ont été retirés du temple pour aider les affamés de la Volga. Dans les années 1930, le temple a été fermé. En 1941, pendant les bombardements, la partie supérieure du temple a été détruite. En 1947, le temple a été inscrit sur la liste des objets architecturaux protégés. En 1978, le clocher a été restauré, mais sa finition ressemblait à un minaret musulman. Par la suite, le bâtiment a abrité un entrepôt de pharmacie. En 1991, le temple a été reconnu monument historique et culturel.

En 2011, l'église a été transférée à l'Éparchie de Tula, et sa restauration a commencé. Le 12 juillet 2011, une inauguration solennelle a eu lieu, et le 4 octobre 2012, une nouvelle croix de dôme a été installée sur le temple, consacrée le 31 décembre 2015. La finition mal réussie du clocher a été démontée, et le démontage de ses niveaux supérieurs pour restauration dans leur forme originale a commencé. En 2018, les travaux ont été achevés, et l'horloge est à nouveau apparue sur le clocher.