Konstantyn Wielki na początku IV wieku nakazał wybudować świątynię nad grobem Piotra Apostoła. To pragnienie pierwszego rzymskiego cesarza chrześcijańskiego tłumaczyło się tym, że naśladowcy Chrystusa zawsze czcili grób ukrzyżowanego apostoła Piotra. Budowa trwała kilkadziesiąt lat pod nadzorem papieża Sylwestra I i została ukończona w 349 roku. Świątynia została nazwana Bazyliką Konstantyna – na cześć cesarza, który zainicjował budowę.
W 846 świątynia została splądrowana przez arabskich piratów. To wydarzenie skłoniło papieża Leona IV do wzniesienia muru obronnego otaczającego bazylikę i przyległe budynki. Pomysł ten został później przyjęty dla Watykanu, papieskiego miasta-państwa.
Na początku XVI wieku bazylika była bardzo zniszczona i uznano, że jej odbudowa jest zbyt kosztowna i nieuzasadniona. Mimo niezadowolenia mieszczan papież Juliusz II nakazał zburzenie bazyliki i wzniesienie na jej miejscu nowego kościoła. Autorem projektu jest Donato Bramante. Nowa katedra była budowana przez ponad sto lat, a nad budową czuwało wielu wielkich mistrzów, wśród których można wyróżnić Rafaela i Michała Anioła.
Na początku XVII wieku budowę prowadzono pod nadzorem architekta Carlo Maderno, który za zgodą Pawła V dokonał zasadniczych zmian w konstrukcji świątyni, zastępując bryłę budowli z krzyża greckiego do łacińskiego. To posunięcie zwiększyło pojemność Bazyliki św. Piotra.
Ołtarz główny znajduje się nad grobem apostoła, znajdującym się w centrum świątyni. Znajduje się pod kopułą zaprojektowaną przez Michała Anioła. Za nim widać tron wykonany z kości słoniowej i drewna. Uważa się, że na tym tronie zasiadł św. Piotr, będąc papieżem Rzymu. Katedra wykonana jest w stylu barokowym, autorem większości detali jest Lorenzo Bernini.
Papieże są pochowani w lochach katedry. Ostatni pochówek odbył się w 2005 roku, kiedy zmarł Jan Paweł II. W sumie 148 papieży znalazło swoje ostatnie schronienie w Bazylice św. Piotra.
