Собор Святих Петра і Павла є православним храмом Петергофа, що належать до Санкт-Петербурзької єпархії РПЦ.

У 1892 році завідувачем придворним духовенством протопресвітером Іваном Янышевым було висловлено думку про будівництво нової церкви в Петергофі, так як, незважаючи на безліч храмів, в місті відсутня церква, здатна вмістити велику кількість парафіян. Клопотання дійшло до імператора Олександра III, особисто визначив місце біля Царицынского (Ольгіна) ставка. Навесні 1893 року був затверджений проект храму, виконаний Н.В. Султановым. Через рік, почалася підготовка до будівництва церкви: вирито котлован, побудовані тимчасові сараї і будиночок кресляра.

Закладка храму відбулася влітку 1895 року. Керівництво роботами здійснював архітектор Ст. А. Косяків. За 4 роки було споруджено сама будівля, потім 3 роки йшли штукатурні роботи, роботи з вентиляції та опалення. Останні 2 роки виконувалася розпис храму і пристрій іконостасу. Навколо собору був розбитий сквер. В той же час з'явилися будівлі церковно-парафіяльної школи, електростанції і котельні.

Церемонія освячення собору відбулася в червні 1905 року. Її провів протопресвітер Іван Янышев в присутності імператорської сім'ї. Церква була зарахована до придворного відомства. До собору приписали знаходилася на Торговій площі кам'яну каплицю преподобного Йосипа, Піснописця, побудовану в 1868 році архітектором М.Л. Бенуа (зруйнована в 1957 році).

У 1938 році храм був скасований. У роки війни собор серйозно постраждав. Його північна частина була зруйнована, так як тут розташовувався фашистський коректувальник, який стежив за пересуванням радянських кораблів. Були спроби його збити. У післявоєнні роки В храмі розташовувався склад тари.

З 1972 року храм був узятий на облік, а в 1974 році – під охорону держави як культурно-історичний пам'ятник. У той же час для проектних робіт були встановлені будівельні ліси. Керував роботами архітектор-реставратор Е. П. Севастьянов. До 1980 року на соборі з'явилися купола, а до 1987 року завершилися всі роботи по відновленню фасадів. У соборі передбачалося влаштувати концертний зал або музей.

У 1989 році собор повернули Церкві. З 1990 року проводилася реставрація інтер'єрів та іконостасу. У липні 1994 року храм освятив Патріарх Алексій II.

Петропавлівський собор був зведений у формах російської архітектури XVI-XVII століть. Вміщує 800 осіб. Зовні будівля храму має форму піраміди. Увінчаний 5-ю шатровими головами. Його висота – близько 70 метрів. Стіни облицьовані цеглою темно-червоного і світло-жовтого тону і поливними кахлями і прикрашені кахлями і колонками. Апсиди декоровані глухими колончатыми аркатурами. На фасадах були ікони святих – покровителів імператорської сім'ї.

Собор оточує крита галерея, в якій є спеціальні кімнати для освячення яєць, великодня і пасок. У кожного з 4-ох входів були сплановані сіни для верхнього одягу. На бічних фасадах є сходи на хори. До центрального входу примикає каплиця, шатрова дзвіниця і 2 ганку.

Вікна, зроблені для освітлення внутрішніх приміщень в наметах, використовуються в наші дні в туристичних цілях, так як з них відкривається чудовий вид на Санкт-Петербург, Кронштадт, Бабигон та ін.

Основний майоликовый іконостас був виконаний за зразком іконостасу православного грецького храму Святого Георгія у Венеції. Іконостаси прибудов та каплиці були зроблені з каррарського мармуру білого кольору. Образу для іконостасів на бронзових дошках написав В. П. Гур'янов.

У північно-східній частині собору знаходилася сповідальня; у північно-західній – «каплиця для покійників». В каплиці собору знаходилося тільки 2 поховання: генерал-майора Д. Ф. Трепова (1855-1906), над могилою якого була мармурова надгробна плита, і його дружини С. С. Трепової, померлої в 1915 році. В кінці 1930-х років їхні могили були розкриті владою, а останки вивезені в невідомому напрямку (з гробу Трепова вилучили шаблю).