Mykolas Kazimieras Pacas, išsigelbėjęs nuo sukilusios kariuomenės, pasižadėjo pastatyti gražią bažnyčią vaizdingoje vietoje ant kalvos, kuri kadaise vadinosi Tauro kalnu. Toje vietoje Algirdo laikais jau stovėjo medinė bažnytėlė. Vytauto laikais ji buvo irgi medinė. Vilniaus vyskupas Taboras XV a. pabaigoje suremontavo ją begriūvančią, tačiau 1594 m. bažnytėlė sudegė. 1609-1616 m. buvo pastatyta nauja medinė bažnyčia ir atiduota Laterano kanauninkams. 1655-1661 m. rusai ją nugriovė.

1668 m. pagal italų architektų Jano Zaoro ir G. Fredini projektą M.K.Pacas pradėjo statyti mūrinę bažnyčią. 1676 m. mūro darbai buvo baigti. Vidaus darbus atliko skulptoriai Giovanni Galli iš Romos ir Pietro Perti iš Milano. Perti kūrė figūras ir galvas, o Galli - gėles ir ornamentus. Buvo pagaminta apie 2000 figūrų. Italų dailininkas Martino de Alto Monti iš Romos piešė freskas. Bažnyčia konsekruota 1701 m. Fundatorius bažnyčią paskyrė Laterano kanauninkams, kuriems jis 1676-1682 m. prie bažnyčios pastatė didelį vienuolyną. 1864 m. rusai kanauninkus pašalino, o vienuolyne įrengė kareivines. M.K. Pacas mirė 1682 m., pagal jo norą jis buvo palaidotas po bažnyčios slenksčiu. Ant plokštės buvo iškalta: ,,Hic iacet peccator" (,,Čia guli nusidėjėlis"). Po to kai XVIII a. pabaigoje žaibas suskaldė šią plokštę, ji buvo įmūryta sienoje prie durų. 1803 m. skulptoriai Nicolae Piano ir Giovanni Beretti iš Milano bažnyčią atnaujino ir ėmė statyti didįjį altorių, bet, nutrūkus finansavimui, jo nebaigė, o tik padarė laivo formos sakyklą. Bažnyčia buvo daug kartų restauruota, tačiau be didesnių pakitimų išliko iki mūsų dienų. Per Antrąjį pasaulinį karą, 1942 m., bažnyčia buvo apgriauta. 1944-1946 m. atstatytas centrinis kupolas. 1954 m. kun. Mykolas Tarvydas perdengė stogą. 1968 m. bažnyčioje įrengtas šildymas. 1964-1974 m. restauruota statinio išorė, o 1984 m. ir vidus. Šv. Petro ir Povilo bažnyčia - barokinio stiliaus šedevras ne tik Vilniuje, bet ir Baltijos šalyse.

Bažnyčios didžiajame altoriuje kabo Smuglevičiaus paveikslas. Presbiterijos kairėje, altoriuje, stovi stebuklinga Jėzaus figūra ,,Ecce homo" (,,Štai žmogus"), kuri buvo perkelta iš Viešpaties Jėzaus bažnyčios (Antakalnyje), kai ši buvo paversta cerkve. Šią Jėzaus figūrą 1700m. Vilniaus trinitoriams iš Romos atsiuntė popiežius Inocentas XII.. Dešinėje pusėje kabo paveikslas, kuriame vaizduojamas Kristus, vadinamas ,,Tamsiuoju". 1902 m. jis buvo pakeltas aukščiau Paco portreto, o jo vietoje pastatyta Šv. Pranciškaus figūra.

Kairėje navoje yra altorius su Maloningosios Dievo Motinos paveikslu. Tai Italijoje esančio originalo kopija, kurią iš ten atvežė Jurgis Tiškevičius ir 1653 m. maro metu padovanojo bažnyčiai. Šv. Petro ir Povilo bažnyčia, viena iš nedaugelio Vilniaus bažnyčių, kuri niekada nebuvo uždaryta. Joje buvo priglausti Šv. Kazimiero palaikai, atvežti iš Vilniaus Katedros.

Bažnyčios koplyčios:

Dešinėje pusėje: 1. Šv. Augustino koplyčia 2. Karalių koplyčia 3. Krikštykla (prie įėjimo). Kairėje pusėje 1. Uršulės koplyčia 2. Riterių koplyčia 3. Rotundo mažoji koplyčia (prie įėjimo).

Vytautas Šiaudinis