Het kerkgebouw, volgens de gemeente Veenendaal een goed voorbeeld van een zaalkerk in een expressieve architectuurstijl, werd in 1959-1960 gebouwd als tweede kerkgebouw van de gereformeerde kerk in Veenendaal. Ze is nu een van de twee kerken van de protestantse gemeente.

Architect David Zuiderhoek uit Baarn ontwierp niet alleen het exterieur, ook het interieur en een belangrijk deel van het kerkmeubilair. Zuiderhoeks kerkontwerpen kenmerken zich door asymmetrische composities, gebruik van licht, combinatie van hoge en lage ruimtes, de overgang tussen binnen en buiten en muurbehandeling voor de akoestiek. De Petrakerk is een van de belangrijkste ontwerpen van de architect, aldus de gemeente Veenendaal. De kerk is de eerste van een serie kerken met een vergelijkbare opzet en vormgeving.

In het ontwerp zijn enkele ontwikkelingen in de naoorlogse protestantse kerkenbouw terug te vinden, zoals de stedenbouwkundige betekenis van het kerkgebouw, de autonomie van de architectuur, de grote lichtinval, de goede zichtbaarheid op het liturgisch centrum en de aanwezigheid van een grote ontmoetingsruimte. De kerk heeft meerdere glas-in-loodramen.

De bescherming als gemeentelijk monument omvat ook de oostelijke vleugel met nevenruimtes, het orgel en de vrijstaande, opengewerkte klokkentoren die is opgebouwd uit gewapend betonkolommen en is bekleed met baksteen. Het orgel uit 1963 werd gebouwd door de firma L. Verschueren in Heythuysen. De houten kas en het front van het orgel zijn door Zuiderhoek ontworpen.