Во время войны 1812 года церковь святого Михаила не пострадала, в то время как здания школы и пастората сгорели. К 1904 году Михайловская община насчитывала 4,5 тысячи членов (4360 немцев, 120 финнов и 20 шведов). В 1915 году по Москве прокатилась волна немецких погромов, принесших человеческие жертвы, а протестантским церквям - большой материальный ущерб. В 1928 году, несмотря на протесты прихожан, церковь святого Михаила была снесена.

В 1817 г. приход приобрёл усадьбу Лопухиных близ Покровки, на Старосадском переулке. На средства короля Пруссии Фридриха-Вильгельма III и при поддержке императора Александра I в июне следующего года началась перестройка купленного дома под церковь (возведение купола и креста). 18 августа 1819 г. её освятили. В феврале 1837 года в кирхе впервые зазвучал орган.

В общину входили очень крупные промышленники, финансисты, и она обладала большими средствами. Когда в середине столетия число членов общины превысило 6 тысяч, было принято решение о реконструкции храма по плану архитектора А.Майнхардта в неоготическом стиле, которое завершилось в январе 1862 года. В 1863 году на башню был поднят колокол, подаренный кайзером Вильгельмом I.

Церковь играла важную роль не только в религиозной, но и в музыкальной жизни столицы - в ней выступали известные московские и иностранные исполнители. В качестве примера упомянем органный концерт Ф.Листа 4 мая 1843 г. В 1892 г. приход приобрёл новый 42-х регистровый орган у известной немецкой фирмы “Э.Ф.Валькер”, ставший лучшим концертным инструментом Москвы.

К началу XX века церковь святых Петра и Павла насчитывала 17 тысяч человек (14 тысяч немцев, 2 тысячи латышей, 600 эстонцев, 150 финнов и шведов). Богослужения совершались не только на немецком, но также на латышском и эстонском языках. Еще в конце XIX века в церкви выделилась эстонская община святой Элизабет и латышская община - святого Петра. В связи с увеличением численности прихожан встал вопрос о перестройке церкви с целью её расширения. Церковный совет в 1903 году объявил конкурс на лучший проект здания церкви; первую премию получил В.Ф. Валькот. Но по различным причинам увидело свет архитектурное решение академика В.А. Косова - одного из проектировщиков Храма Христа Спасителя.

5 декабря 1905 года состоялось освящение церкви в качестве Кафедрального собора Московского Консисториального округа. В 1918 г. собор получил статус Кафедрального собора России, а затем и всего Советского Союза. Однако вскоре начались гонения. Тотальная война большевиков с религией во всех ее проявлениях была направлена прежде всего на отторжение церковных зданий от общин и переход их в собственность государства. Из богатейшей церкви свв. Петра и Павла были изъяты многие ценности. Приход начал сокращаться. Люди начали бояться ходить в церковь.

В ноябре 1936 г. пастор Александр Штрек и Церковный совет были арестованы, а службы прекращены. В 1937 г. собор передали под кинотеатр “Арктика”, а затем студии “Диафильм”, произведшей перепланировку здания, в результате чего интерьер собора был полностью уничтожен. Во время войны, в 1941 году церковный орган был вывезен в оперный театр Новосибирска, где был частично пущен на металлолом, частично - на декорации. Перед Всемирным фестивалем молодёжи и студентов в 1957 г. был разобран шпиль собора.

В мае 1991 года инициативная группа подала документы на регистрацию в Управление юстиции Моссовета, а уже 7 июня того же года община получила свидетельство о регистрации. Студия «Диафильм», которая на тот момент распоряжалась всем комплексом зданий, была готова предоставить помещение для совершения богослужений. 4 сентября 1991 г. епископ Калниньш и пастор Штефан Редер (впоследствии ректор Теологической семинарии нашей Церкви) совершили первое богослужение в просмотровом зале студии, находившемся на месте нынешних органных хоров. С этого времени богослужения совершались каждое воскресенье, а в 1992 г. в общине появился первый постоянный пастор-Гуннар фон Шлиппе.

В мае 1992 года общине было передано входящее в соборный комплекс здание капеллы, приспособленное для нужд расположившихся в ней мастерских студии «Диафильм». Освобождение помещения от межэтажного перекрытия и восстановительные работы, начавшиеся в октябре того же года, проводила фирма «Стромас», которой помогали две бригады добровольцев из США. Капелла была освящена на Пасху 1993 г., строительные работы в ней были окончательно завершены в октябре того же года. Регулярные воскресные богослужения в капеллле совершались вплоть до осени 1998 г.

В июле 1992 г. постановлением Правительства Москвы общине было передано здание собора, затем в несколько этапов ещё несколько зданий комплекса. Однако, возникли проблемы с отселением «Диафильма», которые удалось разрешить только к середине 1997 г. Одновременно с этим как среди наших прихожан, так и среди единоверцев в Европе собирались средства, которые позволили ближе к концу того же года начать восстановительные работы в алтарной части собора, где был оборудован церковный зал на 200 мест, освящённый в первое воскресенье октября 1998 г. В этом зале богослужения проходили вплоть до лета 2004 года.

Из-за отсутствия средств казалось невозможно даже подумать о восстановлении собора в первоначальном состоянии. Тем не менее, были проведены предреставрационные работы по демонтажу оставшихся после «Диафильма» коммуникаций. При поддержке города была смонтирована новая электроподстанция, заменены утеплительный слой сводов и кровля, на основании старых фотографий восстановлен западный фасад с главным входом и готическое окно-роза.

В 2004 г. ситуация изменилась. Совершилось то, что нельзя назвать иначе, как чудом Божьим. После долгих усилий удалось найти спонсоров как среди частных лиц, так и среди организаций. Это дало возможность летом указанного года приступить к масштабным работам по восстановлению собора в его историческом облике, учитывая при этом современные технические требования. На период проведения работ общине пришлось вернуться в помещение капеллы. Многие прихожане не верили в возможность реставрации, но было много и тех, кто понимал, что временные неудобства - ничто по сравнению с конечным результатом. За период с 2004 по 2008 год зал был освобождён от перекрытий и перегородок, реставрированы потолок, стены и сильно повреждённые колонны. Восстановлена разрушенная «Диафильмом» галерея, опоясывающая зал по периметру, изготовлены новые и отреставрированы сохранившиеся двери, смонтированы теплые полы под новым мраморным покрытием, смонтирован отреставрированный орган, в окнах алтарной части появились витражи, установлены дубовые скамьи. Кроме того были проведены очень масштабные (хотя и не бросающиеся в глаза) так называемые «скрытые» работы по восстановлению и гидроизоляции подвалов, монтажу систем отопления и вентиляции, электрооборудования. Значительные изменения претерпела и окружающая собор территория. Во дворе были сняты многолетние наслоения асфальта, вследствие чего его уровень опустился почти до уровня 1905 года.

18 декабря 2005 г., в день столетия со дня первого освящения, епископ Зигфрид Шпрингер совершил повторное освящение престола. 30 ноября 2008 года, в 1-е воскресенье Адвента, во время торжественного богослужения состоялось освящение cобора. В январе 2010 года был полностью восстановлен шпиль, высота которого составила 62 метра.