Тарусский собор Петра и Павла был возведён в 1785-1789 годах. Распоряжение о строительстве церкви за счёт казны Тарусский городничий получил от Калужского наместнического правления. Считается, что автором проекта стал калужский губернский архитектор Иван Ясныгин.
У освящённого 22 марта 1790 года собора изначально не было боковых приделов. Их построили в 1820-х годах, освятив в честь Успения Пресвятой Богородицы и святителя Николая. В 1871 году была установлена ограда с железной решёткой, за которой хоронили священников.
В 1933 году Петропавловский собор был закрыт, в 1937 году была уничтожена колокольня. Здание церкви перестроили под дом пионеров, поделили на два этажа, на месте алтаря установили сцену. Некрополь также был уничтожен.
22 июля 1999 года церковь передали Калужской епархии, и архитектор Александр Любешкин подготовил проект восстановления. Первый молебен состоялся 12 июля 2001 года, спустя четыре года завершилась установка колоколов на звонницу. Рядом с церковью расположены памятник Марине Цветаевой и картинная галерея.
