Деревянный храм Cвятых апостолов Петра и Павла в Новинках возведен в 1560-1570-х годах, хотя построен намного раньше и не в Новинковской слободе, а в районе между устьем реки Золотухи и зданием Вологодского духовного училища.
В 1772 году вместо обветшалой деревянной Петропавловской церкви возводится каменная. По форме постройки, одноэтажный храм барочной формы, она схожа с Владимирской холодной церковью. Колокольня приятных пропорций состояла из четырехгранной и восьмигранной призм, а верх ее был подобен завершению главной части храма. Среди мотивов убранства церкви появляются некоторые новшества: фигурные пилястры, зигзагообразные наличники над окнами и прочее. В храме имелось три придела, Николая Чудотворца, Павла Обнорского и Корнилия Комельского. Вероятно, придел преподобного Павла Обнорского освящен в память об упраздненном деревянном храме села Кобылино.
Рядом с Петропавловской церковью размещался казенный дом для причта. Помимо жителей Новинок храм Петра и Павла посещали также больные из расположенной поблизости губернской земской больницы, ныне горбольница №1. В 1871 году к храму была приписана больничная домовая церковь во имя Иконы Божией Матери «Всех Скорбящих Радость».
6 апреля 1930 года на заседании секретариата Вологодского горсовета принято специальное решение о разборке под нужды строительства церковных оград и церквей, непригодных к использованию под культурные цели. Комиссия в составе представителей городского коммунального и административного отделов, окрпрофсоюза, техностроя и губмузея нашла возможным в числе прочих храмов разобрать и Петропавловскую церковь. Планам этим не суждено было сбыться, однако здание лишилось завершения и колокольни. Были конфискованы и отправлены на переплавку 11 храмовых колоколов общим весом более 115 пудов.
В 1937 году в бывшей церкви Петра и Павла располагался маслозавод. В послевоенное время, макаронный цех хлебокомбината № 1. После пожара 1990 года, когда обрушились своды трапезной, бывший храм не использовался и медленно разрушался.
Указом Президента Российской Федерации «Церковь Петра и Павла, третья четверть XVIII века, каменная, Советский пр., 69» отнесена к категории объектов культурного наследия федерального значения.
В конце 1990-х годов стали вестись разговоры о необходимости возрождения церкви, расположенной у городской больницы. В начале 2000-х годов Петропавловская церковь была приписана к церкви Покрова на Козлене, однако у Покровской общины средств на возрождение святыни не нашлось. Работы по восстановлению храма начались в 2008 году по инициативе предпринимателя П.А. Васева. В октябре представители фирмы «Континент», Комитета историко-культурного наследия Вологодской области и Дирекции по использованию и реставрации памятников истории и культуры области провели первый субботник по очистке территории объекта культурного наследия от мусора. Предшествовал началу работ молебен, который совершил настоятель храма Покрова на Козлене Валерий Бурков.
Проект реставрации храма, разработанный архитектором Еленой Никитиной, был одобрен Департаментом культуры и охраны объектов культурного наследия Вологодской области и Епархиальным советом. За первые три года ремонтно-реставрационных работ полностью восстановлен придел, частично восстановлена колокольня, сделана опалубка под свод над трапезной. Ведутся работы по восстановлению кирпичного свода трапезной и устройству крыши. В ближайшие годы планируется возобновление богослужений в отреставрированной части Петропавловского храма.
