Главной святыней Петропавловского собора считается икона с частицами мощей святых первоверховных апостолов Петра и Павла.
В алтаре Иоанно-Предтеченского придела находятся иконы с частицами мощей Крестителя Господня Иоанна, святого апостола Андрея Первозванного и праведного Симеона Верхотурского. Там-же находится Крест-мощевик с частицами мощей 24 святых – святого Иоанна Крестителя, трех святителей Василия Великого, Иоанна Златоустого, Григория Богослова, святого апостола Андрея Первозванного, святителей Московских Петра, Алексия, Ионы и Филиппа, святого царевича Димитрия, преподобного Иоанна Дамаскина, священномученика Игнатия Богоносца, святого Иакова, великомученика и целителя Пантелеимона, преподобного Сергия Радонежского, мученика Феодора Тирона, мученика Евстафия Плакиды, мученика Артемия Веркольского, великомученицы Варвары, а также земля из Ефеса от гроба апостола и евангелиста Иоанна Богослова. Икона с частицей мощей праведного Феодора старца Томского.
В храме находятся иконы с частицами мощей Крестителя Господня Иоанна, великомученицы Анастасии Узорешительницы, святителей Иоанна Тобольского и Иннокентия Московского, святых жен Дивеевских: преподобных Александры, Марфы и Елены, Христа ради юродивых Параскевы, Пелагии и Марии.
Святитель Николай
В приделе Рождества Богородицы находится образ святителя Николая Чудотворца в обожженном резном киоте, особо почитаемый прихожанами. Этой иконой был чудесно остановлен огонь ночного пожара, возникшего в храме во время Крещенских праздников в 1986 году.