Erstmals 1278 wird eine „capella santi Petri“ in Bruchsal urkundlich erwähnt, die 1320 zerstört wurde. 1360 erfolgte die Wiedererrichtung als gotischer Hallenbau. St. Peter war bis 1588 die einzige Pfarrkirche der Stadt.
1689 zerstörten im Pfälzischen Erbfolgekrieg französische Truppen die Stadt, wobei auch die Peterskirche niederbrannte. Nur Teile des Chores, die Mauern des Langhauses und der Turm blieben erhalten. Fürstbischof Damian Hugo von Schönborn ließ 1721 den Chor instand setzen, damit wieder Gottesdienst gehalten werden konnte.
1736 beauftragte er den bekannten Baumeister Balthasar Neumann mit der Planung eines barocken Neubaus, der gleichzeitig auch Grabeskirche der nun in Bruchsal residierenden Speyrer Fürstbischöfe werden sollte.
1740 begannen die Bauarbeiten. Als Baumeister wirkte Johann Georg Stahl ( 1755).
Die feierliche Grundsteinlegung erfolge am 26. März 1742 durch Kardinal von Schönborn.
Unter Schönbergs Nachfolger, Franz Christoph von Hutten, konnte bereits 1746 der erste Gottesdienst im Rohbau der Kirche gefeiert werden. Die feierliche Weihe des barocken Kirchenbaus fand jedoch erst am 7. September 1749 statt.
Unter der Kuppel befindet sich die Grablege der Fürstbischöfe Kardinal Damian Hugo von Schönborn, 
Kardinal Franz Christoph von Hutten, Fürstbischof Damian August Graf von Limburg-Stirum und Fürstbischof Wildreich Graf von Walderdorf.
Die Barockkirche St. Peter, als ein bedeutendes Bauwerk des Hochbarock, das die Fürstbischöfe des 18. Jahrhunderts unter Aufbietung der besten Baumeister, Stuckateure und Bildhauer hinterlassen haben, ist der einzige Kirchenbau in Bruchsal, der den Zweiten Weltkrieg unversehrt überstanden hat.
Als Pfarrkirche blieb die Peterskirche im Gegensatz zum Schloss mit der Hofkirche und der Stiftskirche
„Unsere Lieben Frau“ von der Enteignung während der Säkularisation verschont.
Während die Hofkirche St. Damian und Hugo und die Kirche „Unsere Lieben Frau“ Staatseigentum sind, ist die Barockkirche St. Peter Eigentum der Pfarrei St. Vinzenz, die für deren Erhalt die Verantwortung „vererbt“ bekommen hat.