Католическая община в Тульском крае существовала с XIX века. Ещё в 1840-е годы существовал капеллан Московской железной дороги, окормлявший тульских католиков. После подавления восстания 1863 года в Тулу прибыло большое число ссыльных католического вероисповедания с территорий современных Польши, Литвы и Белоруссии.

В документах, обнаруженных в Госархиве Калужской области, первое упоминание о тульской католической часовне относится к 1886 году. В начале 1880-х годов улучшаются отношения Российской империи со Святым Престолом. Эти тенденции имели положительные последствия и для Тулы, – 11 апреля 1881 года тульскими католиками было направлено прошение, имевшее целью обустройство в Туле римско-католического молитвенного дома. Разрешение было получено в июле 1885 года, а в декабре того же года в частном доме была открыта часовня. Так в городе появился католический приход Рождества Пресвятой Богородицы, который стал относиться к Могилевскому диоцезу.

Из Калуги в Тулу для совершения таинств раз в две-три недели стал приезжать военный капеллан. С 1892 по 1898 г. верующих окормлял о. Петр Саницкий, который с 1895 года считался калужским куратом, а всего в его ведении было 8 приходов.

Шло время, число прихожан росло: в город перевели два полка, приезжали новые люди, рождались дети. Католиков стало свыше 800 человек. Возникла новая проблема: часовня не вмещала всех верующих, не было постоянного священника. Эти обстоятельства заставили католиков Тулы подать в разные инстанции прошения об отводе им земли для строительства храма. При этом все расходы на строительство и последующее содержание причта прихожане обязались взять на себя.

28 мая 1893 года Департамент духовных дел по иностранным вероисповеданиям дал ответ, разрешающий строительство католического храма в Туле близ Киевской заставы.

15 мая 1894 года, на перекрестке улиц Киевской и Мотякинской, состоялась закладка церкви. Деятельное участие в строительстве принял губернский архитектор Э. Скавронский.

По завершении строительства в город для освящения храма приехал епископ-суффраган Франциск Сымон в сопровождении священника Августа Лосинского и трех клириков. Освящение храма свв. Петра и Павла стало знаменательным событием для тульских католиков. С 1898 года в храме служил постоянный священник.

По всеобщей переписи населения в 1897 году в Тульской губернии проживало 1224 католика. Католическая община состояла из людей разных сословий – чиновники, предприниматели, врачи, военные и т. д. Каждый в той или иной степени вносил свой вклад в развитие Тульского края. Большим событием для тульских католиков стало открытие при храме библиотеки, другим примером проявления духовного просвещения можно считать спектакли, которые ставились прихожанами.

Первая Мировая война приостановила процесс развития жизни страны, включая и жизнь Католической Церкви в России. Все больше туляков уходило на фронт, прибывали эвакуированные из Варшавы, Минска, - прежде всего учебные заведения - мужская гимназия, ремесленная школа и т. д. Еще одна специфика военного времени - появление военнопленных. В Туле появились австрийские и немецкие солдаты, некоторые из которых были католиками.

После февральской революции 1917 году декрет Временного правительства (от 20 марта) отменил все ограничения на вероисповедания. Деятельность Католической Церкви заметно оживляется, духовенство включается в общественно-политическую жизнь страны.

В январе 1918 года был подписан декрет об отделении Церкви от государства и школы. Церкви не предоставлялось право юридического лица, все имущество Церкви объявлялось народным достоянием. Вместе с тем, прямых указаний о национализации церковного имущества еще не было, быть может, именно поэтому богослужения в тульском храме продолжались свыше десяти лет.

В конце 1930-х годов римско-католический храм в Туле перешел в фонд местных Советов, став строением, хозяева которого часто менялись: жилищное товарищество «Юный строитель», летняя школа, редакция «Молодой коммунар», криминалистическая лаборатория. С тех пор Рождество Христово и Пасху католикам приходилось праздновать в семейном кругу. Ближайший католический храм находился в г. Москве.

Возрождение прихода произошло в 1993 году, когда небольшая группа католиков, проживающих в Тульской области, стала ходатайствовать о регистрации своей общины.

30 марта 2004 года приходу был возвращен и храм. После получения соответствующих разрешений в храме начались реставрационные работы, завершившиеся в 2007 году.

6 июля 2008 года архиепископ митрополит Паоло Пецци освятил восстановленную церковь. Во время освящения в алтарь храма были вложены частицы мощей святого Иоанна Боско, блаженной Целины Боженцкой и Блаженной Марии Луизы Меркерт. 17 июня 2012 года в храм был передан новый цифровой орган итальянской фирмы «Viscount», а 30 сентября состоялся первый в Туле органный концерт.