В Петропавловской церкви пять луковичных главок венчают массив четверика. Торжественность и «приукрашенность» силуэту церкви придает сочетание изогнутых линий главок с бочковым покрытием пятигранного алтаря.
Оригинальна и хитроумна конструкция куба: он сложен из бревен «в реж» и установлен на внутреннем шестивенцовом четверике, который, в свою очередь, врублен в наружные стены. Внутри четверика – две пересекающиеся под прямым углом стены, создающие пространственную жесткость куба. Такая конструкция встречается только в вирмской церкви и является поэтому уникальным конструктивно-техническим памятником деревянного зодчества.
В вирмской церкви только ее центральная часть – четверик с кубовым завершением и алтарем – сохранила свою подлинную основу, именно основу, так как наружные стены, а частично и сам куб были обшиты тесом. Трапезная церкви вместе с сенями-папертью сооружена в начале XX века на месте меньшей по размерам старой трапезной. В трапезной сохранился старинный резной столб. Когда-то их было два.
Резьба столба, резьба на клиросах – выразительны и неповторимо оригинальны. Композиционный центр интерьера церкви – резной позолоченный иконостас; следов старого тяблового иконостаса не сохранилось. Живопись иконостаса была представлена великолепным собранием икон XVI-XVIII веков (вывезены экспедициями КМИИ).
Существует несколько предположений о дате постройки церкви: середина XVIII, первая треть XVII века. В пользу последней даты говорит запись в делах Сумского прихода за 1852 год, где указано, что церковь в селе Вирма «во имя Петра и Павла построена около 1625 г. при игумене Варфоломее честные обители Соловецкие…». Датировка подтверждается и надписью на резном тябле, обнаруженном в сенях при ремонте церкви в 1958 году: «Лета 7147 (1639 г.) месяца сентября в 8 день поновили храм святых верховных апостолов при игумене Варфоломее честные обители Соловецкие». Если датировка храма первой третью XVII века верна, то Петропавловская церковь в Вирме – самая древняя из всех известных на Руси кубоватых церквей.