27 kwietnia 1902 roku biskup wrocławski kard. Georg Kopp poświęcił nową katowicką świątynię, a jeszcze w tym samym roku powołano przy nim kurację, której kuratusem mianowano ks. Jana Globisza.
W latach 1913–1931 kościół pełnił funkcję świątyni garnizonowej. W 1917 roku skonfiskowano dzwony Paweł i Leon, a nowe ufundowano w 1921 roku.
W 1922 roku, po włączeniu części Górnego Śląska do Polski, kościół został mianowany prokatedrą Administracji Apostolskiej na Górnym Śląsku, a 11 listopada 1925 roku na mocy bulli papieskiej kościół św. Piotra i Pawła stał się kościołem katedralnym diecezji katowickiej. 3 stycznia 1926 roku konsekrowano tutaj pierwszego biskupa – Augusta Hlonda.
W czasie II wojny światowej skonfiskowano dwa z pięciu kościelnych dzwonów, a w 1943 roku firma Berschdorf z Nysy przeprowadziła remont organów. Na początku lutego 1945 roku w katedrze śś. ap. Piotra i Pawła odbyły się uroczystości powitania wojsk polskich w Katowicach, w której wzięli udział m.in. późniejszy wojewoda katowicki Jerzy Ziętek, pomniejszy przewodniczący Rady Państwa Aleksander Zawadzki oraz biskup pomocniczy katowicki Juliusz Bieniek.
1 sierpnia 1957 roku prymas Polski kard. Stefan Wyszyński wydał dekret przenoszący prawa kościoła katedralnego z kościoła pw. śś. ap. Piotra i Pawła na kościół pw.