В 1648 году на средства монастыря здесь была возведена деревянная церковь с пятью главами в честь Петра и Павла, с приделами во имя святителей Петра, Алексия и Ионы. С тех пор село стало официально называться Петровским или Петропавловским, хотя старое название сохранялось еще долгое время.

В сентябре 1716 года церковь сгорела. В том же году казанский митрополит Тихон выдал разрешение на строительство новой деревянной церкви и сбор средств. В селе построили две церкви: холодную Петропавловскую и теплую в честь Покрова Пресвятой Богородицы. В 1880 году в клировой ведомости отмечалось: «Когда была построена первая церковь в с. Петровском, неизвестно. Известно только, что изначально было две деревянные церкви. Одна сгорела, другая была уничтожена из-за ветхости».

4 июля 1787 года Казанская духовная консистория дала разрешение на строительство, и в том же месяце началась закладка новой каменной церкви. Спустя два года, 5 августа 1789 года, Тимофеев пожаловался в Уржумское духовное правление на «нерадивость» прихожан в строительстве церкви, так как они не обеспечивали достаточное количество дров и леса. Летом 1789 года строительство остановилось из-за нехватки средств на дорогие материалы. 11 декабря архиепископ Амвросий обратился к генерал-губернатору П.С. Мещерскому с просьбой помочь завершить строительство. Мещерский поручил это дело Вятскому исправнику через Уржумский нижний земский суд.

В сентябре 1791 года теплая придельная церковь была завершена и украшена. 1 октября по указу епископа Лаврентия теплый придел был освящен о. Алексием Ивановым во имя Покрова Божией Матери.

В последующие годы церковь продолжала благоустраиваться. В 1819 году клировая ведомость сообщала, что церковь хорошо снабжена утварью, но нуждается в замене деревянной крыши на железную. В 1839 году крыша теплой церкви была еще деревянной. В 1852 году сообщалось, что в церкви полы опочные, крыша железная, а вокруг деревянная ограда.

2 сентября 1833 года в холодной церкви был построен новый иконостас, который был вызолочен.

В июне 1911 года церковь сильно пострадала от пожара: колокольня выгорела, большой колокол треснул, крыши и ограда сгорели, стекла потрескались, краска обгорела. Все это было восстановлено к 1915 году, а колокол заменен новым.

Во время Первой мировой войны приход проявил благотворительность, предоставив кров и еду многим беженцам в 1915 году.

18 октября 1924 года церковь была внесена в список памятников церковного зодчества Вятской губернии, но это не спасло ее от закрытия и разрушения.

Первая попытка закрытия церкви была предпринята в 1937 году. 7 сентября Президиум Уржумского Районного исполнительного комитета постановил о распаде церковной группы. 18 сентября верующие составили новую группу из 54 человек, но ее не заверили. 9 октября Уржумский РИК обратился в Кировский Облисполком с просьбой о закрытии церкви, утверждая, что заявлений от верующих не поступало. Однако 29 декабря 1937 года это ходатайство было отклонено.

5 января 1938 года специальная комиссия обследовала здание церкви и нашла его в хорошем состоянии.

В начале 1940 года церковь была самовольно закрыта председателем Артемьевым, который провел собрания в пользу закрытия и посадил трех священников. В центр отправлялись ложные отчеты о якобы отказе верующих от церкви. 25 мая 1940 года Исполнительный комитет Кировского областного совета постановил закрыть церковь.

29 ноября 1940 года верующие сообщили о разрушениях, произведенных новым сотрудником клуба Симановым. Церковь не была передана под клуб и оставалась без внимания.

После закрытия верующие неоднократно просили об открытии церкви, но получали отказы. В конце 1940-х годов власти отказали в передаче церкви, ссылаясь на близость действующей церкви в с. Рождественском. Верующие возражали, что река Буй препятствует посещению церкви в период половодья.

18 июля 1951 года здание церкви было передано под Петровскую МТС. Сообщалось, что здание использовалось для складирования зерна и не пострадало от эксплуатации.

В 1992 году здание церкви было передано верующим для реставрации. Петровский колхоз потратил 800 тысяч рублей на ремонт крыши, установку строительных лесов и завоз крестов.