คอนสแตนตินมหาราชเมื่อต้นศตวรรษที่ 4 สั่งให้สร้างวิหารเหนือหลุมศพของอัครสาวกเปโตร ความปรารถนาของจักรพรรดิโรมันคริสเตียนคนแรกนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าหลุมฝังศพของอัครสาวกเปโตรที่ถูกตรึงกางเขนได้รับการเคารพจากผู้ติดตามพระคริสต์เสมอ การก่อสร้างดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายทศวรรษภายใต้การดูแลของสมเด็จพระสันตะปาปาซิลเวสเตอร์ที่ 1 และแล้วเสร็จในปี 349 วัดได้รับการตั้งชื่อว่ามหาวิหารคอนสแตนติน - เพื่อเป็นเกียรติแก่จักรพรรดิผู้ริเริ่มการก่อสร้าง
ในปี ค.ศ. 846 วัดถูกโจรสลัดอาหรับปล้น เหตุการณ์นี้กระตุ้นให้สมเด็จพระสันตะปาปาลีโอที่ 4 ทรงสร้างกำแพงป้องกันรอบมหาวิหารและอาคารที่อยู่ติดกัน แนวคิดนี้ถูกนำมาใช้ในภายหลังสำหรับนครวาติกันซึ่งเป็นนครรัฐของสมเด็จพระสันตะปาปา
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 16 มหาวิหารได้ทรุดโทรมลงอย่างมาก และมีการตัดสินใจว่าการบูรณะมหาวิหารนั้นมีราคาแพงเกินไปและไม่ยุติธรรม แม้ว่าชาวกรุงจะไม่พอใจ แต่สมเด็จพระสันตะปาปาจูเลียสที่ 2 ทรงสั่งให้ทำลายมหาวิหารและสร้างโบสถ์ใหม่ขึ้นแทนที่ ผู้เขียนโครงการคือ Donato Bramante มหาวิหารแห่งใหม่นี้สร้างขึ้นมานานกว่าศตวรรษ และมีปรมาจารย์ผู้ยิ่งใหญ่หลายคนดูแลการก่อสร้าง ซึ่งในจำนวนนั้นสามารถแยกแยะระหว่างราฟาเอลและไมเคิลแองเจโลได้
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 การก่อสร้างได้ดำเนินการภายใต้การดูแลของสถาปนิก Carlo Maderno ซึ่งได้รับความยินยอมจาก Paul V ได้ทำการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานของวิหารโดยเปลี่ยนรูปร่างของอาคารจากไม้กางเขนกรีก เป็นภาษาละติน การย้ายครั้งนี้ได้เพิ่มความจุของมหาวิหารเซนต์ปีเตอร์
แท่นบูชาหลักตั้งอยู่เหนือหลุมฝังศพของอัครสาวกซึ่งอยู่ตรงกลางของวัด ตั้งอยู่ใต้โดมที่ออกแบบโดยไมเคิลแองเจโล ด้านหลังคุณจะเห็นบัลลังก์ที่ทำจากไม้และงาช้าง เชื่อกันว่านักบุญเปโตรนั่งบนบัลลังก์นี้เป็นพระสันตปาปาแห่งโรม มหาวิหารแห่งนี้สร้างขึ้นในสไตล์บาโรก ผู้เขียนรายละเอียดส่วนใหญ่คือลอเรนโซ เบอร์นีนี
พระสันตะปาปาถูกฝังอยู่ในคุกใต้ดินของมหาวิหาร การฝังศพครั้งสุดท้ายเกิดขึ้นในปี 2548 เมื่อจอห์น ปอลที่ 2 เสียชีวิต โดยรวมแล้ว พระสันตะปาปา 148 องค์พบที่ลี้ภัยสุดท้ายในมหาวิหารเซนต์ปีเตอร์