Церковь построенная во имя Святых Петра и Павла расположена на площади бывшей Прибылянской станицы, где жили, «прибылые» (пришлые) торговые люди. Церковь располагалась на краю рынка города Черкасска. В XVIII веке город Черкасск являлся торговым центром. Еще есть версия, что Прибылянская станица — получила название от прибытия вновь поступивших в 1570 году в Войско Донское, запорожских казаков.
1692 году – была построена деревянная Петропавловская церковь. Она стояла немного западнее ныне существующей каменной церкви.
1744 году – Петропавловская деревянная церковь, во время большого пожара в городе Черкасске, сгорела. В этом же году донцы отправили в Москву ходатайство с просьбой прислать в Черкасск мастеров для строительства каменной церкви.
13 апреля 1749 года императрица Елизавета Петровна для строительства церкви Петра и Павла прислала атаману Даниле Ефремову с казаком Михаилом Барабанщиковым московского мастера, десять каменщиков и штукатуров, которые довольно быстро выстроили каменную церковь.
В 1751 году – церковь была построена в камне, и торжественно освящена епископом Воронежским Феофилактом, а через год к церкви с южной стороны был пристроен придел во имя Иоанна Воина, который изменил первоначальную архитектуру церкви. По архитектурным формам фасада, церковь воплощает в себе переход от пышных форм барокко к раннему классицизму. Построена церковь по трехчастному стилю того времени – апсида, собственно храм, трапезная и колокольня, которая дополняет основной объем.
На центральном своде храма была изображена рыба – сазан, обрамленная картушем – символ Иисуса Христа. Стены церкви были внутри расписаны орнаментальной и сюжетной живописью. Сейчас сохранились остатки этой живописи, которые после последней реставрации 2010 года, были законсервированы. В настоящее время фрагментарно сохранилась лепнина внутри храма, но большая его часть – это новодел.
В церкви был крещен будущий герой войны 1812 года, знаменитый атаман – Матвей Иванович Платов, родившийся в городе Черкасске 19 августа 1753 года. О чем свидетельствует памятная доска на фасаде церкви.
После Великой Отечественной войны, храм был использован Старочеркасской артелью по плетению лозы. Там находились склады для хранения и емкости для запаривания лозы. В период Гражданской войны церковь была разграблена.
В 1953 году по приказу правительства у церкви разрушили колокольню до самого нижнего яруса. Остался только ярус арочного проема. У храмовой части остался нижний двухэтажный четверик. Апсиду уничтожили совсем. После этого в оставшейся части разместили, пекарню. Выпекали не только хлеб, но и пряники, булочки. Продукцией Старочеркасской пекарни пользовались все близлежащие хутора: Подпольный, Черюмкин, Алитуб.
В 1970 году с образованием Старочеркасского музея-заповедника здание передали на баланс музея.
В 1972 году были начаты первые ремонтно-реставрационные работы. Вовремя этих работ была воссоздана апсида, колокольня, восьмерик храма, проведена «лечка» кирпичной кладки фасада с одновременным покрытием известковым раствором.
В 2014 году, как и другие культовые объекты станицы Старочеркасской, церковь Петра и Павла была передана Ростовской на Дону Епархии.
С 3 сентября 2020 года указом митрополита Ростовского и Новочеркасского Меркурия настоятелем храма назначен и.о. наместника Донского Старочеркасского Ефремовского мужского монастыря иеромонах Сергий (Коломиц).
