Costantino il Grande all'inizio del IV secolo ordinò di costruire un tempio sulla tomba dell'apostolo Pietro. Questo desiderio del primo imperatore cristiano romano fu spiegato dal fatto che la tomba dell'apostolo crocifisso Pietro fu sempre venerata dai seguaci di Cristo. La costruzione continuò per diversi decenni sotto la supervisione di papa Silvestro I e fu completata nel 349. Il tempio fu chiamato Basilica di Costantino, in onore dell'imperatore che iniziò la costruzione.
Nell'846 il tempio fu saccheggiato dai pirati arabi. Questo evento spinse papa Leone IV a erigere un muro difensivo che circondava la basilica e gli edifici adiacenti. Questa idea fu poi adottata per il Vaticano, la città-stato papale.
All'inizio del XVI secolo la basilica era molto fatiscente e si decise che il suo restauro fosse troppo costoso e ingiustificato. Nonostante il malcontento dei cittadini, papa Giulio II ordinò la distruzione della basilica e l'erezione di una nuova chiesa al suo posto. L'autore del progetto è Donato Bramante. La nuova cattedrale fu costruita per più di un secolo, e molti grandi maestri ne seguirono la costruzione, tra cui si possono distinguere Raffaello e Michelangelo.
All'inizio del XVII secolo la costruzione fu eseguita sotto la direzione dell'architetto Carlo Maderno, il quale, con il consenso di Paolo V, apportò modifiche fondamentali alla struttura del tempio, sostituendo la forma dell'edificio a croce greca ad uno latino. Questa mossa ha aumentato la capacità della Basilica di San Pietro.
L'altare maggiore si trova sopra la tomba dell'apostolo, situata al centro del tempio. Si trova sotto una cupola progettata da Michelangelo. Dietro si può vedere un trono in avorio e legno. Si ritiene che San Pietro sedesse su questo trono, essendo il Papa di Roma. La cattedrale è realizzata in stile barocco, l'autore della maggior parte dei dettagli è Lorenzo Bernini.
I papi sono sepolti nelle segrete della cattedrale. L'ultima sepoltura è avvenuta nel 2005, alla morte di Giovanni Paolo II. In tutto, 148 papi trovarono il loro ultimo rifugio nella Basilica di San Pietro.
