Петропавловский собор построен в 1723-1726 гг. на средства богатого казанского купца и промышленника Ивана Афанасьевича Михляева и многих прихожан, отдавших свои сбережения на святое дело - постройку нового собора. По преданию это произошло следующим образом.
27 мая 1722 года царь Петр I приезжает в Казань. Его очень интересовали суконные мануфактуры и адмиралтейство. Видя расторопность и деловые качества купцов, Петр I отдал убыточную государственную суконную мануфактуру купцу - промышленнику Михляеву, разумно заметив, что его личные мануфактуры процветают и приносят огромную прибыль. В знак любви и преданности Петру Великому Иван Афанасьевич Михляев поклялся построить рядом со своим домом, где он принимал Петра, на месте старой небольшой церкви великолепный собор, посвященный небесным покровителям Петра Великого Апостолам Петру и Павлу.
Первоначальная постройка была неудачна. Возводимый местными мастерами наспех храм был почти закончен, но из-за допущенных ошибок в кладке стен и фундамента обрушился свод храма. Извещенный об этом Петр I, направил для строительства опытных столичных мастеров и архитекторов, которые и осуществили новое строительство, завершив храм в 1726 году, уже после смерти Петра Великого.
Петропавловский собор - уникальный образец русского барокко XVIII века, столь редкого в истории русского провинциального зодчества. Высота собора достигает 52 метров. К основному зданию храма с двух сторон примыкает открытая обходная галерея (гульбище). К ней ведут два широких крыльца с юго-западной и северной сторон. Главная лестница изначально своим выходом была обращена в сторону Кремля. В своем основании храм устроен в виде корабля.
Великолепный внешний вид сочетается с внутренним убранством Петропавловского собора, которое восхищает и притягивает к себе всех посетителей. Стены, оконные и дверные наличники украшены богатым орнаментом. Прекрасно прорисованные дверные резные каменные детали на серо - коричневом фоне расписаны сочными красками. Простенки второго этажа украшены изразцами: по ярко-голубому фону белые и желтые цветы. Главный декоративный мотив - обвивающие стволы лозы винограда со свисающими листьями и гроздьями ягод, травы, ветки персиков, груш, яблонь.
Богатая лепнина раскрашена в натуральные цвета. Взгляд поражают затейливые украшения стен, а также богатая цветовая гамма наружной отделки фасадов. Ажурные украшения из кованого железа придают зданию легкость и устремленность ввысь. Петропавловский собор - 4-х престольный храм. Он имеет в своем составе четыре храма: Нижний (зимний) храм освящен в честь Сретения Господня. Здесь в особой раке (гробнице) находятся мощи митрополита Казанского и Свияжского Ефрема, венчавшего в 1613 году на царство первого из Дома Романовых - Михаила Федоровича, и посылавшего Казанскую икону Божьей Матери ополчению Минина и Пожарского. Верхний главный храм освящен во имя святых Lпервоверховных? апостолов Петра и Павла. Небольшие боковые храмы, посвященные Божьей Матери предназначены для малых служб: крещения, венчания.
Рядом с храмом возвышается стройная 6 - ярусная колокольня, построенная в 1726 году. Колокольня имеет высоту 45 метров и гармонично сливается с собором в единый архитектурный ансамбль. Богослужения в Петропавловском соборе проходили до 1939 года (в 1939 году собор был закрыт).
Спасти от полного разрушения уникальный памятник помогло лишь то, что внутренние помещения храма использовали для размещения партийного архива. После 1945 года в здании Петропавловского собора размещались реставрационные мастерские Государственного музея ТАССР и планетарий. Верующие и священнослужители постоянно и настойчиво требовали возвратить им Петропавловский собор. В 1989 году после настоятельных прошений наконец добились возвращения собора.
13 июля 1989 года Государственным музеем были переданы ключи от собора, а 25 июля произошло его освящение и начались богослужения.
