Петропавловская церковь стала первой кладбищенской церковью в Нижнем Новгороде. В 1763 году, когда Комиссия о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы начала регулярное переустройство российских городов, она столкнулась с серьёзными трудностями из-за кладбищ возле приходских церквей. Прокладка улиц через эти территории вызывала недовольство жителей.

В 1775 году в Нижнем Новгороде, в полуверсте от Варварской решётки, было выделено свободное место для общегородского кладбища, где установили часовню и воздвигли ограду.

К 1781 году по проекту первого губернского архитектора Якова Ананьина было возведено здание Петропавловской церкви, однако главный престол в честь Петра и Павла был освящён только в 1785 году.

В 60-е годы XX века, в советское время, в здании церкви располагался кинотеатр «Пионер».

В 1990-е годы храм Святых Апостолов Петра и Павла в Нижнем Новгороде был возвращён верующим.

Здание церкви бесстолпное, с барочным световым восьмериком на четверике, трапезной и трёхъярусной шатровой колокольней над западным входом, выполнено в виде корабля. Колокольня была уничтожена в советское время, а в 2014 году на её месте построили новую, двухъярусную с куполообразной крышей. Барочные оконные наличники вырезаны из кирпича. Церковь является единственным сохранившимся в Нижнем Новгороде памятником русского барокко второй половины XVIII века.