В 1720-х годах, по указу Петра I, ярославские предприниматели Затрапезновы совместно с голландцем Тамерсом основали в Ярославле полотняную фабрику. Позже она получила название Большая мануфактура и была построена на земле, предоставленной правительством безвозмездно. На фабрике производилась высококачественная продукция, поставляемая к императорскому двору. В 1736 году Затрапезнов заложил на территории мануфактуры храм во имя Святых апостолов Петра и Павла. Этот храм задумывался как уникальное произведение, не имеющее аналогов в русской архитектуре того времени. Основной зал храма был огромным и не имел сводов и столпов, а освещался окнами, расположенными в два яруса. В интерьере верхнего храма выделялся великолепный барочный трехъярусный иконостас, украшенный тонкой резьбой и покрытый листовым червонным золотом. В советское время иконостас был утрачен, сохранились лишь его фотографии, которые находятся в Ярославском музее-заповеднике. Описания и изображения Петропавловской церкви свидетельствуют, что её первоначальный облик почти не изменился, изменения касались лишь отдельных деталей. В 1929 году церковь закрыли, здание переоборудовали под клуб комбината Красный перекоп, а в верхнем храме сделали кинозал, что негативно сказалось на сохранности памятника. Внутреннее убранство, иконостасы и иконы были утрачены, изменились внутренняя планировка и декоративное убранство фасадов. В 1960 году церковь Петра и Павла получила статус памятника архитектуры республиканского, а ныне федерального значения. В 1997 году здание вернули Русской Православной Церкви. В 2008-2009 годах была проведена реставрация северного, восточного и южного фасадов и ремонт шпиля колокольни. В 2010 году отреставрировали западный фасад, а в 2013 году воссоздали крышу в виде деревянного восьмерика с восемью окнами и позолоченным крестом. На втором этаже разобрали сцену, установили балки и настелили черновой пол солеи. Также частично выполнена гидроизоляция и отмостка с южной и восточной стороны. В 2014-2015 годах провели реставрацию кирпичной кладки, усилили стропильные конструкции, отреставрировали чердачные перекрытия с утеплением, лепнину и конструкции падуг, а также восстановили живопись в местах утрат.