Citata per la prima volta in un documento del 1188, la chiesa di San Pietro ebbe notevole importanza nella storia bassomedievale di Grosseto. Dal Medioevo in poi la chiesa è stata officiata con continuità, a differenza di molte delle chiese più antiche di Grosseto che sono state abbandonate fino a scomparire (San Giorgio, San Michele, Santa Lucia).
Un intervento di scavo, finalizzato al restauro (2004-2005), permette oggi di leggere una storia più lunga e complessa che risale fino all’Alto Medioevo e lega strettamente le vicende della chiesa a quelle della città.
La chiesa altomedievale appare interamente contenuta all’interno dell’edificio attuale e leggermente divergente nell’orientamento Alla fine del IX secolo la chiesa fu ristrutturata e ampliata, erigendo una nuova abside a circa 2 m dalla precedente. Nel XII secolo la struttura altomedievale fu rasata per costruire la chiesa romanica attuale; la data
potrebbe essere posteriore al 1138 (traslazione della sede vescovile da Roselle a Grosseto). La leggera rotazione dell’edificio rispetto al precedente è stata attribuita a una possibile variazione dell’assetto stradale, anche questo legato al rinnovamento urbanistico di Grosseto posteriore alla traslazione.
La facciata a capanna è originale fino a circa 4,50 m d’altezza, con il portale inquadrato da lesene e gli incavi a losanga, di ispirazione pisana, che contenevano ceramiche oggi perdute; più in alto la bifora e gli archetti sono da attribuire al pesante restauro del 1911, probabilmente opera di Lorenzo Porciatti.
Nella facciata sono inseriti quattro rilievi: si tratta di un fregio a palmette, un cane in corsa, un’aquila e un San Leonardo databili approssimativamente fra XII e XIII secolo e riferibili secondo alcuni al Duomo o comunque ad altri edifici del centro storico. Il campanile fu costruito nella forma attuale nel 1625 utilizzando le fondazioni di un precedente campanile o comunque di un elemento in fase con la chiesa di fine IX secolo.
All’interno i restauri hanno eliminato i grossolani interventi del 1952, e in particolare la rifoderatura delle pareti.