És creu que a l'any 516 ja existia un conjunt catedralici a Vic, situada on ara hi ha l'església de la Pietat, prop del temple romà.  Els sarraïns la van destruir durant la segona meitat del segle IX. En el mes de gener de l'any 890 es consagra una nova catedral, en la part baixa de la ciutat, dedicada a Santa Maria i Sant Pere. Un segle més tard existien tres esglésies episcopals dedicades a Sant Pere, Santa Maria i Sant Miquel respectivament. La de Sant Pere va anar adquirint més importància i va ser ampliada abans d'acabar el segle X.

El bisbe Oliva va construir una nova catedral, aquest cop de grans dimensions. Tenia un gran transsepte, similar al de Santa Maria de Ripoll, amb cinc absis i una torre de campanar d'estil llombard. Va ser consagrada l'any 1038. Sota l'absis es va construir una gran cripta.

En època gòtica es va construir un bell claustre, adossat al mur sud i es van fer algunes petites reformes al temple. A finals del segle XVIII es decideix construir una nova gran catedral d'estil neoclàssic. Per a poder construir aquest gran temple va ser necessari enderrocar el temple de Santa Maria la Rodona, fet que va ser molt criticat. Per sort el campanar i la cripta van subsistir a aquesta reforma.

La torre està adossada al mur nord de la catedral. Té quaranta metres d'alçada i es va construir seguint els cànons llombards. La seva planta és quadrada i es divideix en sis pisos d'alçada. Tots ells estan dividits per frisos d'arcs cecs i de dents de serra. 

Els dos pisos inferiors tenen finestres en forma d'espitllera i unes lessenes que divideixen els seus murs en dos. També trobem aquesta lessena central en el tercer pis. En aquest cas separa dos espais en els que s'obre una finestra de mig punt.

A partir del quart pis desapareix la lessena central. En aquesta planta trobem una finestra geminada en cada un dels murs. En les dues següents plantes les finestres són triforades.

El darrer pis es va afegir posteriorment. Està format per uns pilars de planta quadrada, que sostenen una teulada a quatre aigües.

La cripta està dividida en tres naus coberts amb voltes d'aresta, que es recolzen en columnes amb capitells esculpits.

Molts d'ells van ser reaprofitats de l'anterior temple. Estan datats a finals del segle X. La seva temàtica és vegetal.

En el segle XII es va pujar el nivell del terra i es va decorar amb uns cercles concèntrics. També se li van afegir dos trams pel costat oest.

En 1782 va ser cegada durant la construcció del nou temple neoclàssic. Per sort, en 1943 es va descobrir, gràcies a unes excavacions portades a terme per Eduard Junyent.

En l'actual façana neoclàssica, trobem una gran rosassa, en la que es van reaprofitar alguns elements escultòrics de l'antiga portalada romànica.

En el Museu Episcopal de Vic es conserven nombrosos fragments escultòrics de l'antiga catedral romànica, així com un petit fragment de pintura mural, descobert durant les excavacions que es van realitzar entre 1941 i 1942 en l'interior del temple.

Un dels elements més interessants conservats en aquest museu és el que representa a dos personatges nimbats vestits amb túnica i mantell. Un d'ells està assegut i l'altre dempeus. Aquest darrer beneeix al primer. Alguns estudiosos l'han relacionat amb una escena que podem trobar en el claustre d'Elna, en que es representa a Sant Pere i Jesús, on es representa el Domine, quo vadis?. Sembla molt probable aquesta interpretació, ja que gairebé amb tota seguretat, és una escena de la vida de Sant Pere, patró del temple.

Els elements més interessants de l'antiga portalada, malauradament no es conserven a la capital d'Osona, si no que estan repartits per diversos museus. Es tracta de tres relleus on es representen a apòstols i profetes i que van ser tallats entre els anys 1140 i 1160.

El primer d'ells es conserva actualment en The Nelson Gallery and Atkins Museum de Kansa City. Fins l'any 1932 es trobava en can Quadres, un mas situat prop de Vic. Representa als apòstols Pau, Andreu i Jaume. Les figures estan de perfil, mirant cap a l'esquerra. Una de les seves mans està estesa, mentre que amb l'altre sostenen un llibre, on podem llegir el seu nom. Encara es conserva una mica de la seva policromia i una petita bola de plom, que dibuixa la nineta dels ulls.

En un altre bloc de pedra trobem tres apòstols més. En aquest cas es tracta de Felip, Judes i Bartomeu, que presenten una distribució i detalls similars als descrits anteriorment. Aquest fragment es va conservar en l'església de la Guia, fins que en 1932 va ser adquirit pel Victoria and Albert Museum de Londres.

El tercer fragment correspon a tres profetes i es conserva en el Musée des Beaux Arts de Lió, des de l'any 1934, quan va ser comprat a uns antiquaris de París, que a la seva vegada l'havien adquirit de l'església de la Guia. En aquest cas, els tres personatges sostenen amb les seves mans una cinta, en la que s'havia de gravar el seu nom, fet que no es va arribar a produir i per tant no sabem a qui representen.

Aquestes tres peces van tornar temporalment a Catalunya l'any 2008, per formar part de l'exposició El Romànic i la Mediterrània, del Museu Nacional d'Art de Catalunya.

Si que es conserva en l'interior de la catedral l'antic retaule gòtic. Va ser construït a principis del segle XV pel mestre Pere Oller amb alabastre de Sagaró.

En la part central es troba la imatge de Sant Pere, patró de la catedral.

Al seu damunt, protegida per un dosser, que està rematat en un pinacle, trobem una imatge de la Verge amb el Nen.

El retaule es completa amb dotze escenes esculpides.

Set d'elles corresponen als Goigs de Maria, quatre a la vida de Sant Pere i una ens narra el martiri de Sant Pau.

Les escenes estan disposades en tres zones de dos relleus cadascuna. La divisió horitzontal es realitza mitjançant frisos ornamentals, mentre que la vertical es fa gràcies a tres imatges de sants en cada de les divisions.

La part inferior del retaule està formada per catorze sants.

En la part central trobem el tabernacle, on veiem a Crist després de la Passió, sostingut per àngels i flanquejat per la seva mare i Sant Joan.

El retaule va quedar ocult per uns cortinatges, que decoraven la capçalera de la nova catedral, construïda en el segle XVII. Quan aquesta es va inaugurar en 1803, es va decidir retirar-lo i col·locar-lo en la part central del deambulatori, on avui es pot contemplar.

També es conserva d'aquesta època el sarcòfag del sagristà Bernat Despujol, canonge responsable de la construcció del retaule.