За градњу Нове цркве јагодинци су вршили дуге и темељне припреме и после вишегодишњих несугласица око места зидања, напокон 1891. године прикупљају средства и изградња је могла да почне. 16. маја 1896. године освећени су темељи новог храма од Његовог Високопреосвештенства Архиепоскопа београдског и Митрополита Српског Господина Михаила, а драгоцен извештај о том чину објављен у листу ''Мир'', где је исцрпно објашњено освећење од поласка из Београда, путовања возом, дочека у Јагодини, одласка у Стару цркву, обраћања намесника Матеје Ђурића, ноћења и сутрадан освећења темеља. У потпуности имамо и сачувану беседу Његовог Високопреосвештенства на освећењу. Тако да је то био догаћај од прворазредног значаја у Јагодини и дуго се препричавало о томе.

О даљем току радова нема много података, али оно што је најважније храм је био готов 29. јуна 1899. године. О освећењу постоји само запис оловком, који је касније обновљен мастилом, записан на крају октоиха 1-4 гласа, који је оставио ђакон Нићифор Јанковић. Он гласи: ''Храм овај освећен је 29. јуна 1899. године. Освећење је извршио Његово Високопреосвештенство Митрополит Г. Инокентије са свештенством.''

Архитекта Петропавловског храма није још увек са сигурношћу утврђен. Пројекти за цркве у време Краљевине Србије раћени су у Министарству грађевина и као готови -типски достављани су Црквеним општинама. Као чиновници Министарства у то доба пројектанти Драгутин Милутиновић, Светозар Ивачковић, Душан Живковић и Јован Илкић могући су аутори пројекта. Мећутим, на основу архитектонске анализе пројекат се може приписати Светозару Ивачковићу.

Храм је петокуполна грађевина основе уписаног крста развијеног типа. ''Кракови крста секу се под правим углом и истих су дужина. Четири мања кубета симетрично су распоређена и наглашена на угловима кубичног волумена храма; угаони простори, над којима се уздижу мања кубета, одвојени су пуним зидом од средишњег дела цркве. Централно кубе над пространим наосом почива на четири мермерна стуба са романском декорацијом и капителима са биљним мотивима. Кубе распона шест метара има округли тамбур и пропорције које га сврставају међу најуспелија остварења у новијој српској црквеној архитектури... Логично израстање маса из основе храма, транспарентност пројектантске идеје и просторног решења, сажимање степенованих маса у главном кубету, алтернација и полихромија појасева у декорацији спољних површина, стилизована орнаментика, која само по општем утиску подсећа на византијске цркве, елементи су Ханзеновског Ивачковићевог стила, овде посебно наглашеног у складном распореду горњих делова грађевине. Облик и обрада кубета и издвојеног звоника лепих пропорција, органски укомпонованог са црквом, такоће говоре у прилог претпоставци о Ивачковићевом ауторству... Складних пропорција, црква у Јагодини у општој композицији даје утисак извесног компромиса између српске традиционалне црквене архитектуре и неовизантике, или можда, утисак извесног приближавања традиционалној формули''( А. Кадијевић, Један век тражења националног стила..., 49-50).

Иконе на иконостасу дело су Живка Југовића, док је зидни живопис почев од 1979. године радио сликар Никола Кундунакис са својим помоћником Адонисом Стергијуом. Због недостатка средстава храм није целокупно живописан, али у последње време покренута је иницијатива па се надамо да ће ускоро заблистати новим сјајем.

У новије време од капиталних радова треба поменути под у храму који је 2008. године комплетно урађен. Наиме, старе плочице су због дотрајалости подигнуте, а онда је ураћено и подно грејање и стављене су нове гранитне плочице тако да је храм добио неупоредиво бољи изглед. Тако да осим оног духовног сјаја који просијава већ 110 година у скорој будућности назире се и онај визуелни сјај који ће још дуго красити Јагодину.