Проект А.И. Лагнера, ивзантийский стиль.Особенностью храма является его своеобразный декор идеталировка, выполненные из красного лицевого кирпич и желтого песчаника. Фасад здания украшен терракотовой плиткой. В церкви находится лучший в Томске резной иконостас в стиле барокко. В собрании икон церкви: икона Святых апостолов Петра и Павла с частицами их мощей; местночтимый чудотворный образ Святого Николая Мирликийского, уцелевший после страшного пожара ночью 19 января 1986 года. После спасения икону стали почитать чудотворной . Также здесь находится икона Знамения Божией Матери работы известных томских иконописцев 20 века И. Панкрышева и С. Вепрева. Зпапдная стена центрального храма расписана сценами Страшного Суда.
Петропавловская церковь дважды (в 1991 и 2002 годах) принимала Всероссийского Патриарха Алексия II
