Konstantin der Große ließ zu Beginn des 4. Jahrhunderts einen Tempel über dem Grab des Apostels Petrus bauen. Dieser Wunsch des ersten römisch-christlichen Kaisers wurde damit erklärt, dass das Grab des gekreuzigten Apostels Petrus immer von den Nachfolgern Christi verehrt wurde. Der Bau dauerte mehrere Jahrzehnte unter der Aufsicht von Papst Sylvester I. und wurde 349 abgeschlossen. Der Tempel erhielt den Namen Konstantinbasilika - zu Ehren des Kaisers, der den Bau initiierte.
846 wurde der Tempel von arabischen Piraten geplündert. Dieses Ereignis veranlasste Papst Leo IV., eine Verteidigungsmauer um die Basilika und die angrenzenden Gebäude zu errichten. Diese Idee wurde später für den Vatikan, den päpstlichen Stadtstaat, übernommen.
Zu Beginn des 16. Jahrhunderts war die Basilika sehr baufällig, und man entschied, dass ihre Restaurierung zu kostspielig und ungerechtfertigt sei. Trotz der Unzufriedenheit der Stadtbewohner ordnete Papst Julius II. die Zerstörung der Basilika und den Bau einer neuen Kirche an. Der Autor des Projekts ist Donato Bramante. Die neue Kathedrale wurde mehr als ein Jahrhundert lang gebaut, und viele große Meister haben den Bau überwacht, unter denen Raphael und Michelangelo zu unterscheiden sind.
Zu Beginn des 17. Jahrhunderts wurde der Bau unter der Leitung des Architekten Carlo Maderno durchgeführt, der mit Zustimmung von Paul V. grundlegende Änderungen an der Struktur des Tempels vornahm und die Form des Gebäudes von einem griechischen Kreuz ersetzte zu einem lateinischen. Dieser Umzug hat die Kapazität des Petersdoms erhöht.
Der Hauptaltar befindet sich über dem Grab des Apostels, das sich in der Mitte des Tempels befindet. Es befindet sich unter einer Kuppel, die von Michelangelo entworfen wurde. Dahinter sieht man einen Thron aus Elfenbein und Holz. Es wird angenommen, dass der Heilige Petrus auf diesem Thron saß und der Papst von Rom war. Die Kathedrale ist im Barockstil gebaut, der Autor der meisten Details ist Lorenzo Bernini.
Päpste werden im Kerker der Kathedrale begraben. Die letzte Beerdigung fand 2005 statt, als Johannes Paul II. starb. Insgesamt fanden 148 Päpste im Petersdom ihre letzte Zuflucht.
