Поселок Сосновка начал свою историю еще с 1740-х годов, но долгое время здесь не было церкви, по предположениям, была маленькая часовня. Строительство православного храма было для жителей большим событием. Средства для постройки они собирали сами.
Как гласит архивный документ: «Петропавловская церковь построена в 1908–1909 годах тщанием доброхотных пожертвований прихожан и по сборным книгам. В июне 1909 года освящена малым чином, а 14 марта 1910 года — великим. Здание деревянное на фундаменте из дикого камня деревянная колокольня. Вместительностью до 300 человек. Крыта железом, с коваными позолоченными крестами. С деревянной вокруг оградой. 400 руб. в год — на причт казенное жалование. В пользовании причта дано 99 десятин земли, отведена на основании Указа войскового Правления от 1 марта 1910 года».
В годы советской власти церковь не избежала участи других храмов. Церковное имущество было разорено, купола сброшены, кресты сняты, разграблены одежда и убранство. После Великой отечественной войны в переданном государству здании церкви открыли школу пчеловодов, затем — школу бухгалтеров. К 1975 году строение сильно обветшало, для учебных нужд уже не годилось и было передано под склад областному статистическому управлению.
В начале 1990-х годов жители Сосновки обратились к светским и церковным властям с официальной просьбой вернуть здание церкви верующим. 3 июля 1992 года решением Челябинского областного совета народных депутатов исполнительного комитета под председательством Петра Сумина храм был возвращён русской православной церкви по благословлению Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II.
Сейчас церковь живет полной жизнью, и сюда приходят не только жители Сосновки — приезжают из разных районов Челябинска и окрестных населенных пунктов. Благодарные прихожане передают в дар церкви иконы, одна из них — образ Святой Троицы — замироточила.
Однако старое деревянное здание храма не выдерживает испытания временем, поэтому рядом с церковью заложен новый храм.
