История церкви тесно связана с развитием села Петропавловского, расположенного рядом с Шуей. Начало селу положило трагическое событие 1831 года, когда эпидемия холеры унесла множество жизней местных жителей. Городские кладбища не справлялись с количеством умерших, поэтому было решено создать отдельное захоронение в малонаселенной окраине города, в урочище Рыково. В память о жертвах холеры жители Шуи учредили крестный ход с недельным постом, начиная с 28 июля. Процессия проходила через центр города к месту захоронения, где проводилась панихида с выносом почитаемых икон. Место погребения было обнесено земляной насыпью, а в 1847 году городской голова И.Д. Киселев установил памятник из белого камня с надписью о погибших от холеры в 1831 году.

Во второй половине XIX века урочище стало активно заселяться. Это было связано с тем, что владелец земли, купец Г.В. Болотов, сдавал ее в аренду, что привлекало жителей окрестных деревень, которые искали возможности для заработка вблизи фабричной Шуи. Селение росло, и возникла необходимость в строительстве церкви. В 1868 году на месте холерного захоронения была построена и освящена часовня, которая позже стала церковью. Строительство финансировалось шуйским купцом Г.В. Болотовым и почетной гражданкой Шуи М.И. Щеколдиной. После возведения церкви урочище Рыково получило название села Петропавловского. До 1876 года церковь была приписана к Воскресенскому собору, но затем стала приходской благодаря найденным средствам на содержание отдельного причта.

К концу XIX века стало ясно, что старая церковь не соответствует требованиям вместимости и архитектуры, поэтому было решено ее перестроить. Благодаря усилиям церковного старосты Е.А. Гусева, в 1891-1893 годах была построена новая церковь на новом участке. Проект разработал владимирский архитектор Н.Д. Корицкий. Церковь выполнена в русском стиле с элементами тоновской архитектуры. Внутри был чугунный пол и духовая печь, а в иконостасе размещались 20 икон на золотом фоне. Большой колокол весил 160 пудов. Храм был передан церкви 30 января 1996 года, а первая служба состоялась 11 апреля того же года. В 2002 году восстановили иконостас, а с 2003 года в храме находятся мощи Святого мученика Авксентия. В настоящее время храм активно восстанавливается: установлены новая ограда и купол, проведен ремонт, планируется восстановление колокольни.