Les plans de reconstruction de la basilique au XVIe siècle, élaborés par Bramante créaient un édifice carré (ce qui est la forme de la la croix grecque) inscrit dans un cercle contrairement aux basiliques romaines (de forme rectangulaire, qui était d'ailleurs la forme de la basilique précédente au même endroit). Les architectes successeurs de Bramante, en particulier Michel-Ange conservèrent l'idée de la croix grecque tout en y apportant des modifications.
Elle est immense, elle mesure 219 m de long (l'équivalent de deux terrains de football), 136 m de haut et 154 m de large. Sa superficie est de 2,3 ha et elle a une capacité de 60 000 personnes. La façade mesure 144 m de longueur sur 45 m de hauteur.
De nombreuses œuvres d'artistes très renommés y figurent, comme le baldaquin du Bernin ou la Pietà de Michel-Ange, aujourd'hui protégée par une vitre. La basilique Saint-Pierre est considérée comme la plus grande conception architecturale de son temps et demeure l'un des monuments les plus visités au monde.
