Počátky chrámu na petrovském kopci sahají až do 70. let 12. století. V období gotiky prošel kostel několika přestavbami. Při jedné z nich, kolem roku 1500, bylo původní zasvěcení svatému Petrovi rozšířeno na zasvěcení sv. Petrovi a Pavlovi. Během třicetileté války kostel vyhořel a jeho obnova proběhla ve dvou barokních fázích v letech 1651- 52 a 1743-46. Když papež Pius VI. bulou z roku 1777 potvrdil zřízení Biskupství brněnského, byl kostel sv. Petra a Pavla povýšen na katedrálu. V roce 2005 byla v chrámu na Petrově otevřena také trvalá expozice s názvem Klenotnice katedrály, v níž mohou návštěvníci vidět bohoslužebné textilie, monstrance, kalichy a další předměty. Klenotnice katedrály se tak, vedle románské krypty a výhledu z jižní (směrem na město Brno) a severní (vyhlídka směrem k Pálavě) katedrální věže, stala další nabídkou pro turisty a návštěvníky Petrova. Vedle kaple Zvěstování Páně se vzácným renesančním oltářem byla v severním vchodu katedrály zpřístupněna nová adorační kaple Těla Kristova, jejíž oltář i interiér navrhl a realizoval známý velehradský umělec Otmar Oliva. Od Jubilejního roku 2000 je každý čtvrtek v katedrále sv. Petra a Pavla sloužena poutní bohoslužba. V 16.30 hodin jí předchází adorace, v 17.25 hodin následuje modlitba na úmysly Svatého otce a v 17.30 hodin poutní mše. Klenotnice katedrály, krypta i vyhlídka z věží katedrály jsou pro návštěvníky otevřeny od pondělí do soboty od 11.00 do 17.00 hodin, v neděli od 11.45 do 17.00 hodin (změna otevírací doby vyhrazena).

V době konání bohoslužeb, obřadů a kulturních akcí není prohlídka možná.