Починаючи з другої половини ХVII cт. на території Єлецького монастиря існувала церква Петра і Павла. Втім вона двічі змінювала своє місцерозташування. У 1676 р. на кошти графа В. Дуніна-Борковського навпроти Успенського собору розпочалося будівництво першої трапезної церкви святих Петра і Павла. Першопочатково це була невелика церква, а протягом ХVII ст. у північному напрямку до неї було надбудовано ще декілька приміщень, і тоді споруда отримала форму прямокутника довжиною майже 40 м. Під наземним корпусом існували великі, за розмірами, підвальні приміщення. У ХІХ ст. церкву Петра і Павла перенесли до іншого приміщення, а в споруді відкрили духовну консисторію. Під час Другої Світової війни, споруда консисторії дуже постраждала, а в повоєнні роки її майже розібрали. Вціліло лише одне приміщення, рештки якого можна побачити і сьогодні на території Єлецького монастиря.
Після закриття першої церкви Петра і Павла в середині ХІХ ст. її престол було перенесено до іншої споруди монастиря – Архієрейських покоїв, які знаходилися з південного боку від Успенського собору. Для цього споруду ХVIII cт. дещо перебудували й вона набула рис класицизму. За часів комуністичної влади споруда церкви використовувалась спочатку як театр, потім як спортивний клуб. Петропавлівська церква на відміну від Успенського собору є теплою церквою, тому Богослужіння тут проходять в основному в холодний період.