Петропавловский собор возвышается над главной площадью Тарусы. Раньше эта площадь называлась Соборной, а сейчас Площадь Ленина. Собор с высокой колокольней построен в 1790 году. Вначале размеры храма были меньше, но в 19 веке по бокам пристроили два придела, и собор приобрел свой нынешний вид.
В 1779 году в Тарусе произошел сильный пожар. Все постройки города были деревянными, поэтому сгорел почти весь город. Уцелело лишь 23 дома. После этого императрица Екатерина II распорядилась отстроить город заново, но по новому регулярному плану. На месте собора с 16 веке находилась деревянная Церковь Николая Чудотворца. Она также сгорела во время пожара.
По новому плану города на месте деревянной церкви в 1785 году началось строительство большого каменного собора. Архитектором Петропавловского собора стал Иван Ясныгин, который построил много церквей в Калужской губернии, в том числе и кафедральный Троицкий собор в Калуге. Он первым в России спроектировал купол диаметром 17 метров. До него все купола русских храмов были гораздо меньших размеров. В марте 1790 года собор Тарусы был освящен в честь святых апостолов Петра и Павла.
В 1930 году Петропавловский собор Тарусы закрыли. В 1937 году коммунисты разрушили колокольню, но здание самого собора решили отдать Дому Пионеров. Это позволило сохранить храм. В 1990-х годах верующие не раз обращались в администрацию города с просьбой о возврате здания церкви и в 1999 году это произошло.
В начале 2000-х годов началось восстановление собора, и к 2004 году Петропавловский собор вновь приобрел свой изначальный облик. На фасаде собора, а также внутри около алтаря можно увидеть красивые иконы, выложенные по технологии византийских мозаик.
