Церковь архангела Михаила в селе Петровском была заложена по указу Святейшего Синода 8 июля 1854 года. В октябре того же года строительство храма было освящено, и начались строительные работы, финансируемые прихожанами. Церковь была освящена 21 ноября 1876 года и получила название Михайло-Архангельской церкви Челябинского уезда Оренбургской епархии. В церкви, имевшей три престола и достаточно утвари, с 1883 года служили два священника и два псаломщика, получавшие жалованье. С марта 1914 года старостой был И.И. Шумаков, крестьянин. В те годы в списке служителей числилось шесть человек. Каменное здание церкви с оградой простояло до 1900 года, когда в феврале произошел пожар.

23 января 1904 года Оренбургская Духовная Консистория разрешила расширение храма, и 18 мая 1904 года была заложена новая трапеза и колокольня. После завершения каменной кладки в храме насчитывалось 28 окон. Земли при церкви не были зарегистрированы. Дом настоятеля, построенный в 1904 году, был передан церкви. Дом второго священника был куплен у священника Скопина в 1900 году, также были приобретены дома для псаломщиков. В храме велись «приходно-расходные книги» под контролем Консистории. Крепость стенам придавал особый раствор, в который верующие добавляли молоко и яйца с молитвами. При храме работала двухклассная церковноприходская школа.

В 1929 году церковь прекратила существование, и в ее помещении размещались зернохранилище и мастерская по ремонту техники. Постановлением Законодательного Собрания Челябинской области от 28 января 1999 года Петровская церковь была объявлена охраняемым памятником культурного наследия и получила имя Петра и Павла. В документах государственного научно-производственного центра по охране культурного наследия Челябинской области указано, что церковь была переименована по желанию верующих.

За годы Советской власти храм был частично разрушен. Восстановлением здания занялась фирма «Ариант», а меценатами выступили А. Аристов и Ю. Антипов. Работы по восстановлению храма благословил митрополит Челябинский и Златоустовский Иов 23 октября 2001 года. Был утвержден проект реконструкции храма.

В марте 2011 года были установлены новые колокола, отлитые на Каменск-Уральском заводе. Колокольный ансамбль включает главный колокол и семь меньших. Весной того же года был проведен косметический ремонт храма, и появился сад. 12 июля 2011 года состоялось освящение храма Петра и Павла, на котором присутствовали митрополит Иов и служители храмов Челябинской области.