В настоящее время ничто в этом массивном и глубоко уходящем вглубь участке доме не напоминает католический храм. Лишь ограда с решеткой оригинальной формы, установленная в 1899 году, и псевдоготические элементы на флигелях указывают на возраст здания.

После Отечественной войны 1812 года владельцами земли стали сестры Анна и Наталья Васильевны Петрово-Соловово. В 1839 году их земли были выкуплены, и 16 сентября того же года здесь начали строительство новой церкви. В фундамент при закладке положили золотые и серебряные монеты 1839 года чеканки. Архитектором собора был А.О. Жилярди, который также строил другой католический храм в этом же переулке. Жилярди возвел церковь в готическом стиле с куполом в центре. В храме было шесть алтарей, один из которых, посвященный Св. Эмилии, был создан архитектором М.Д. Быковским в память о его умершей жене. Освящение храма состоялось в 1845 году.

С момента постройки церковь считалась немецкой, затем польско-немецкой, а с конца XIX века, просто польской.

На протяжении всего времени своего существования храм Петра и Павла занимался благотворительностью: при нем действовали богадельня Св. Филиппа, благотворительное общество помощи бедным католикам, библиотека, а также организовывались благотворительные концерты. В конце XIX века в одном из зданий церкви открылась школа для девочек, и сейчас там располагается Пушкинский лицей. При храме также находился "Дом Польский", объединявший не только поляков, но и католиков литовцев, латышей и других.

Храм Петра и Павла участвовал в делах о разводах католических семей. Священники проводили примирительные беседы и выясняли все обстоятельства, чтобы определить, не нарушили ли супруги церковный закон и не подлежат ли они церковному суду.

Католическую церковь закрыли в 1937 году. Священников отправили в лагеря, где они погибли. После закрытия здания его передали под кинотеатр, который так и не начал работать. Во время Великой Отечественной войны в бывший храм попала бомба, и разрушения были настолько велики, что дом практически отстроили заново, сохранив лишь немногое.

С 1946 года и по сей день здесь находится институт "Гипроугольмаш", который также перестроил здание для своих нужд.