Постройка храма пришлась на 1620 год, сразу после разрушительного польско-литовского и шведского нашествий. Петропавловская церковь является первенцем прионежской школы шатровых церквей, а Успенская церковь, расположенная в Кондопоге, считается венцом шатровых церквей. Наиболее ранние сведения о строительстве церкви на Лычном острове упомянуты в Писцовой книге, написанной Андреем Плещеевым и составленной в 1583 году.
За продолжительное время существования церковь Петра и Павла претерпела огромное количество изменений, например, была убрана шатровая колокольня, которая примыкала к трапезной со стороны запада; окна подвергались расширению, переделывались оба крыльца, и увеличивалась высота шатра. Данного рода изменения проводлись давно, в XXI веке Петропавловская церковь также была изменена. ЗАО «Лад», которое является проектной организацией, разработало проект по реставрации церкви по настоянию Федерального агентства по культуре и кинематографии, а реставраторы из фирмы «Экситон» буквально вдохнули в храм новую жизнь. На протяжении времени с 2002 года по 2004 год проводились работы по замене сгнивших венцов с юго-восточной и северной сторон сруба. Кроме этого, были выровнены храмовые полы и полы в трапезной, заменены несколько бревен в восьмерике церкви, отреставрированы крыльцо и кровля, а также была установлена новая главка церкви. По результатам реставрирования можно сказать, что Петропавловская церковь приобрела свой поистине исторический вид.
По своему архитектурному стилю церковь очень напоминает кондопожскую, на которой имеется такой же восьмерик, расположенный на четверике, при этом, верхний ярус немного шире нижнего. Есть в наличии и фронтальный поясок, но у лычноостровского храма он тянется над четвериком, но вот по изяществу и красоте сильно уступает кондопожской. Петропавловская церковь по своей структуре немного приземиста и непропорциональна, ведь алтарный прируб очень маленький, а трапезная комната очень тяжеловато и обширно выглядит.
Одной из самых красивых деталей Петропавловской церкви является крыльцо, которое состоит из трех частей: лестницы, нижней и верхней площадок; верхняя площадка опирается на стеновые бревна-кронштейны. Резные столбики поддерживают кровлю крыльца и служат неординарной своеобразной фигурной рамой, характерной для типового карельского пейзажа, которым можно насладиться с верхней площадки лестницы.
Внутренний интерьер церкви намного отличается от интерьера кондопожской и выглядит намного скромнее. Внутренние декоры плохо сохранились, некоторые иконы были сильно испорчены.
