Один из федеральных памятников архитектуры, возведённый в начале XIX столетия в соответствии с неоготическим архитектурным стилем.
Кафедральный собор святых апостолов Петра и Павла — это действующая церковь, старейший лютеранский приход в России. Строительство святыни стало возможным благодаря активным действиям российской лютеранской общины, на средства которой была выкуплена усадьба князей Лопухиных, и при финансовой поддержке русского императора Александра I и прусского короля Фридриха перестроена соответствующим образом.
Здание собора было освящено в 1819 году, а звуки традиционного для лютеран органа впервые прозвучали в нём ещё через 20 лет. Ближе к середине XIX столетия в связи с расширением лютеранской московской общины строение храма было реконструировано по проекту, автором которого стал один из основателей Московского архитектурного общества — Александр Адольфович Мейнгард. Здание получило черты, традиционные для неоготического архитектурного стиля. Колокол для башни кафедрального собора был лично подарен кайзером Вильгельмом I.
После 1917 года всё имущество церкви национализировали, а ценности изъяли. Удалось сохранить алтарную Библию 1665 года, алтарь в стиле барокко 1764 года, орган и крест епископа. Все реликвии сегодня находятся в Петропавловском соборе в Санкт-Петербурге. Церковь опустела и начала разрушаться. Чтобы не потерять здание, в нём решили разместить кинотеатр Москино. Затем собор отдали студии «Диафильм», которая перестроила историческое здание под свои нужды и уничтожила ценные интерьеры.
Возрождение общины (которая и не переставала существовать) в храме произошло в конце XX века. Восстанавливать собор начали в 1997 году. Постепенно силами общины снесли лишние стены, отреставрировали интерьеры, детали декора, полностью восстановили утраченный шпиль.
Особенная гордость кафедрального собора — орган. Исторический инструмент, купленный храмом в 1892 году, вывезли во время Великой Отечественной войны в Новосибирск, где уничтожили. Возрождённая в конце 1990-х годов община получила другой исторический инструмент, орган фирмы «Вильгельм Зауэр». Сегодня он считается одним из старейших органов России и одним из четырёх церковных органов Москвы.
В соборе проводят регулярные концерты органной музыки, орган сопровождает праздничные и воскресные богослужения, фестивали и выступления российских и зарубежных исполнителей.