Die Peterskirche steht ein wenig vom Graben zurückversetzt rechterhand vom Stephansplatz her kommend. An dem Ort soll bereits in der zweiten Hälfte des 4. Jrh. eine Kirche gebaut worden sein, wodurch die Ruprechtskirche den Rang als älteste Stadtkirche Wiens abgeben müsste. Allerdings ist diese Tatsache nicht mit Sicherheit belegt. Die ursprüngliche Peterskirche - eine Saalkirche - war ein Umbau des alten Römerlagers Vindobona.
Der spätere Kirchenbau im Mittelalter war das Resultat eines romanischen Umbaus der vorherigen Kirche. Sein Langhaus war dreischiffig mit acht Altären. Der Turm war dreistöckig und hatte ein spitzes Helmdach. Später wurde die Kirche um die gotische Valentinskapelle erweitert, deren Anbau anfangs des 15. Jrh. erfolgte. Um 1661 zerstörte ein Brand die Kirche. Der Wiederaufbau erfolgte nur provisorisch. 18 Jahre später brachte die Pest Tod und Verderben nach Wien. Als diese abgeklungen war, liess Kaiser Leopold I. als Dank einen Neubau der Kirche planen. Die alte Kirche wurde 1701 samt Friedhof abgerissen und kurz darauf mit dem Neubau nach Plänen des berühmten Architekten Lukas von Hildebrandt begonnen.

Es entstand eine prächtige Barockkirche, welche nach ihrer Vollendung um 1733 der Heiligen Dreifaltigkeit und dem heiligen Petrus geweiht wurde. 20 Jahre später erfolgte der Anbau des Portalvorbaus nach einem Entwurf von Andrea Altomonte. Auf seinem Dach stehen drei Statuen als Sinnbild für Glaube, Hoffnung und Liebe.

Das Kircheninnere wird bestimmt durch seine markante Rundform und die hohe Kuppel, durch die das Licht in einer Höhe von rund 57 Metern eintritt. Die Innenausstattung entstand hauptsächlich unter der Leitung von Matthias Steinl. So auch die Kanzel neben dem Presbyterium (Altarraum). Die Kuppelfresken sind ein Werk von Johann Michael Rottmayr und stellen die Marienkrönung durch Gott und Jesus dar. Der mächtige Hochaltar erhielt seine Form durch Antonio Galli-Bibiena. Das Bildnis von Martino Altomonte im Zentrum des Altars zeigt die Heilung des Gelähmten in Jerusalem durch Petrus und Johannes. Über dem Tabernakel befindet sich die Immaculata (Unbefleckte Empfängnis) von Leopold Kupelwieser. Auch der Rest der üppigen Ausstattung wie die Kaiseroratorien, die sechs Seitenaltäre, die übrigen Dekenfresken und auch die Beichtstühle mit den reichen Intarsien sind mitunter Werke von Steinl, Rottmayr und Altomonte. Die reich verzierte Orgelempore mit der 34-stimmigen Orgel über dem Eingang und auch die Kirchenbänke stammen gänzlich von Matthias Steinl.