Кирха Петра и Павла — один из старейших лютеранских приходов в России. Община появилась в 1626 году и много раз переезжала из одной обители в другую. А в 1649 Соборным уложением европейцам запретили покупать недвижимость в Москве.
В 1667 на ее месте уже были большая деревянная церковь, дом пастора и школьное здание. А в 1670 году этот участок перешел в официальное владение общины, где через 25 лет освятили кирху Петра и Павла или «Новую церковь».
Она трижды горела (в 1711, 1737 и 1748), и была уничтожена в 1812 году. Община тогда нашла убежище во временном молитвенном доме.
В 1817 году лютеранская община Петра и Павла купила усадьбу Лопухиных в Космодамианском переулке (с 1922 года — Старосадский), рядом с Немецкой Слободой. На средства короля Пруссии Фридриха Вильгельма III и ссуду императора Александра I дом перестроили под церковь. Новый храм освятили 18 августа 1819 года.
Моя мать рисовала; я видел ее ученические альбомы и ее готическую немецкую каллиграфию. Мать училась в немецкой Петропавловской школе, которую основал популярнейший в Москве пастор Дикхов; в этой школе с правами гимназии учились не только дети московских немцев, но и дети того тесного культурного купеческого круга, о котором Островский не имел никакого понятия.
В середине XIX века число прихожан лютеранского собора Петра и Павла превысило 6 000, поэтому пришлось построить новый храм по плану А.А. Мейнгарда. Повторное расширение здания потребовалось уже в 1903-1905 годах. Новое здание по проекту В.А. Коссова построили вокруг прежнего, и только по окончании работ старую кирху разобрали.
Из собора Петра и Павла изъяли многие ценности, а в ноябре 1936 года пастора Александра Штреак вместе с членами церковного совета арестовали и расстреляли. После этого службы в соборе прекратились. Община продолжала действовать лишь формально.
В 1938 году здание кирхи Петра и Павла передали Красногвардейскому райсовету под кинотеатр. Затем собор отдали студии «Диафильм». Она перестроила здание и уничтожила интерьеры.
Церковь начала действовать вновь 50 лет спустя — в 1988 году. Но компания «Диафильм» не хотела возвращать здание прихожанам, и лишь к середине 1997 года удалось решить проблемы с отселением студии. Тогда же начались восстановительные работы. Кирхе постепенно возвращают исторический облик. Например, во дворе сняли многолетние наслоения асфальта, и он опустился почти до уровня 1905 года. А в январе 2010 года восстановили шпиль, и высота кирхи достигла 62 метров.
На нем в 1843 году дал единственный органный концерт Ференц Лист (в других случаях он предпочитал фортепиано). Но в 1941 году церковный орган вывезли в Новосибирский театр оперы и балета, где его частично пустили на металлолом, частично — на декорации. Но есть сведения, что орган перевезли в крематорий Донского кладбища, где он находится до сих пор.
В 1996 году общине Евангелическо-лютеранского собора Петра и Павла передали исторический орган фирмы «Вильгельм Зауэр» из разрушенной лютеранской церкви святого Михаила в Немецкой слободе. Это один из четырех церковных органов в Москве и пятый по количеству регистров после органа Дома музыки, концертного зала имени Чайковского, Католического собора и церкви евангельских христиан-баптистов.
Сейчас в храме, знаменитом своей прекрасной акустикой, проводят концерты органной музыки. Богослужения в соборе проходят на русском и немецком.