La cathédrale Saint-Pierre et Saint-Paul est située sur une élévation qui descend vers la plaine de la rivière Oushaïka. Cette région est connue depuis le XVIIe siècle sous le nom de « Mont Moukhin », nommé d'après le bandit Moukha, qui était célèbre dans les forêts environnantes à la fin du XVIIe et au début du XVIIIe siècle. Avant la construction de l'église, il y avait longtemps une croix de dévotion en bois et une chapelle.

Le temple a été construit au début du XXe siècle selon le projet de l'architecte A. I. Langer dans le style néo-russe. L'autel principal, dédié aux apôtres Pierre et Paul, a été consacré en 1911. Le chapelle sud, dédiée à saint Jean-Baptiste, a été consacrée en 1913, et le nord, en l'honneur de la Nativité de la Sainte Vierge, en 1915. Les services religieux ont cessé en 1938, et en 1940, des entrepôts de distillerie y ont été installés. En 1945, les services ont repris. Dans les années 50 et 90 du XXe siècle, la cathédrale Saint-Pierre et Saint-Paul et l'église de la Sainte-Trinité sont restées les seules églises orthodoxes en activité à Tomsk.

La particularité du bâtiment réside dans sa décoration et ses détails, réalisés en briques rouges et en grès jaune. La façade est ornée de carreaux en terre cuite.

Aujourd'hui, une école du dimanche, un club de jeunes et une bibliothèque fonctionnent à la cathédrale Saint-Pierre et Saint-Paul.

Les principales reliques du temple incluent une croix-reliquaire avec des particules des reliques de 24 saints et de la terre d'Éphèse provenant du tombeau de l'apôtre et évangéliste Jean.

Dans la collection d'icônes de l'église se trouvent l'icône des Saints apôtres Pierre et Paul avec des particules de leurs reliques et l'icône de la Protection de la Mère de Dieu, réalisée par les iconographes tomskoiens I. Pankrychev et S. Vepryev. Spécialement pour la consécration de la cathédrale, quatre icônes sur des planches de cyprès ont été amenées du Mont Athos à Tomsk : « L'Entrée au temple de la Sainte Vierge », « La Nativité du Christ », « La Décollation de saint Jean-Baptiste » et « La Protection de la Mère de Dieu », créées par des moines iconographes athonites.

L'icône miraculeuse est l'image de saint Nicolas de Myre, qui a survécu après un incendie nocturne pendant les fêtes de l'Épiphanie en 1986. Le feu s'est éteint de lui-même, atteignant l'icône sans intervention humaine. Les traces de l'incendie sont encore visibles sur le cadre carbonisé de l'icône.