Самая первая церковь Святого Петра была построена во второй половине четвертого века, на месте нынешнего здания. Это была первая христианская церковь на территории современной Вены - тогда на этом месте еще был римский лагерь. Она появилась путем превращения казарм в однонефные залы базилики.
Средневековое здание представляло собой римское восстановление первой церкви и было выполнено в готическом стиле. Первое упоминание данной церкви относится к 1137 году. В 1661 году в церкви произошел пожар, однако был произведен только временный ремонт. Решение о строительстве новой церкви было принято в 1676 году с приходом Братства Святой Троицы, членом которого был император Леопольд I.
В 1701 году началось строительство нового здания церкви, старую церковь и окружающее ее кладбище снесли. Планирование и строительство фундамента новой церкви Святого Петра было поручено Габриэлю Монтани. В 1703 году работу продолжил архитектор Иоганн Лукас фон Хильдебрандт, затем Франческо Мартинелли, мастер Франц Янгель, резчик по камню Иоганн Карл Трумлер. Росписью стен занимался Майкл Роттмайер. Алтарь из резного камня выполнили Антонио Галли да Биббьена (строительство) и Мартино Альтомонте (роспись). Строительные работы продолжались до 1722 года. В 1998-2004 годах церковь была отремонтирована, потемневшие росписи отреставрированы.
Так как эта барочная церковь освящена Пресвятой Троице, в ней везде можно видеть изображения и символы главного таинства: на главном алтаре, на церковной кафедре работы скульптора Маттиаса Штейнля, а также на превосходной купольной фреске художника Йоханн-Михаэля Роттмайра и во многих других местах. О почитании Пречистой Девы Марии свидетельствует множество ее изображений: на главном алтаре - "Пренепорочная" работы Купельвизера, на боковых алтарях "Сердце Марии" того же придворного художника 19 века, "Мария Скорая Помощница" венского мастера Розенштипгля, "Богоматерь Добрая Советчица" (дар папы Льва XIII), "Апофеоз Марии" на фреске купола, Богоматерь Бунцлавская над изображением мученичества Святого Иоганна Непомука работы Лоренцо Маттиелли напротив церковной кафедры. Резные скамьи были выполнены Штейнлем.
Под первыми боковыми алтарями слева и справа расположены реликварии "Святое Семейство" Мартино Альтомонте и "Святой Михаил" Иоганна Генриха Шмидта: в них покоятся мощи двух мучеников, привезенные кардиналом Колонитием из римских катакомб. В Вене они были облачены согласно вкусам того времени. Под изображением Святого Семейства на выступе находится портрет Хосемарии Эскрива – основателя Opus Dei, причисленного в 2002 году к лику святых (работы Михаэля Фукса). Над триумфальной аркой расположен имперский герб с девизом Леопольда I.
На хорах над входом находится орган, установленный в 1903 году.