První doložené zprávy o osadě Petrovice jsou z roku 1219. Písemné zmínky o farním kostele sv. Petra a Pavla pocházejí z roku 1350. Gotický kostel, jen s malou věžičkou obklopený hřbitovem, stál na tomto místě s velkou pravděpodobností již koncem 12. století. Jeho tehdejší podobu dnes připomíná křížová klenba presbytáře a kamenný hrotitý portál bočního vchodu. V 15. století došlo i v Petrovicích ke změnám, které s sebou přineslo husitství. Farnost spravovali husitští a později utrakvističtí kněží.

Roku 1650 se stali majiteli petrovického panství jezuité. Byla postavena nová fara a roku 1711 obnovena katolická farnost. Jezuité nechali malý zchátralý kostel v roce 1721 přestavět v barokním stylu. Z jeho barokního vybavení tam lze vidět křtitelnici, sochu ukřižovaného Ježíše Krista, sochu Jana Nepomuckého, barokní varhany, mramorové kropěnky a dvě náhrobní desky zesnulých jezuitů.

V 19. století došlo ke změnám v jeho barokním vybavení. Nad sakristií byla postavena oratoř, nová kazatelna byla umístěna pod vítězný oblouk a barokní postranní oltáře nahrazeny oltáři se sochami Panny Marie Lurdské a Nejsvětějšího Srdce Ježíšova. Okna dostala výplně s vitrážovými obrazy a v roce 1888 byl hřbitov, který od počátku kostel obklopoval, přemístěn mimo zástavbu obce. Mobiliář kostela doplnily nové sochy a obrazy křížové cesty.

Současný hlavní oltář je kopií původního barokního oltáře, který téměř celý shořel v roce 1934 při požáru v presbytáři. V jeho horní části je malý obraz sv. Martina a pod ním velký oltářní obraz sv. Petra a Pavla, který namaloval akademický malíř Alois Bílek, rodák ze Skoupého. Okraje oltáře zdobí sochy patronů kostela. Z této doby je i nástropní obraz akademického malíře Františka Fišera Andělé klanící se Ježíši Spasiteli v podobě IHS. Výzdobu kostela doplnily obrazy Ježíš a Samařanka a Legenda o sv. Anežce. Sloupy pod kruchtou zdobí sochy sv. Václava a sv. Jana Nepomuckého.

V 60. letech 20. století byla v prostoře Božího hrobu postavena skála se soškou Panny Marie Lurdské. V kostele jsou z té doby nové lavice a na postranním oltáři socha Neposkvrněného Srdce Panny Marie.

Po roce 1989 byla provedena generální oprava věže a nosných konstrukcí kostela. Do nové podlahy jeho lodi bylo zavedeno elektrické vytápění. Po rekonstrukci v roce 2014 barokní varhany opět slouží svému účelu. V kostele je umístěna restaurovaná socha sv. Václava, kterou na sloupu před kostelem nahradila její kopie. U bývalé hřbitovní zdi stojí kaplička sv. Jana Nepomuckého.