后来米开朗基罗在71岁高龄时接替了这项工作，以“对上帝、对圣母、对圣彼得的爱”的名义，恢复了圆顶。
圆顶廊檐上有十一个雕像，耶稣基督的雕像位于中间，廊檐两侧各有一座钟，右边的是格林威治时间，左边的是罗马时间。
整个殿堂的内部呈十字架的形状，在十字架交叉点处是教堂的中心，中心点的地下是圣彼得的陵墓，地上是教皇的祭坛，祭坛上方是金碧辉煌的华盖，华盖的上方是教堂顶部的圆穹，其直径42米，离地面120米，圆穹的周围及整个殿堂的顶部布满美丽的图案和浮雕。
一束阳光从圆穹照进殿堂，给肃穆、幽暗的教堂增添了一种神秘的色彩，那圆穹仿佛是通向天堂的大门。
大殿内有很多巨大的雕像和浮雕，大殿的左右两边是一个接一个的小的殿堂，每个小殿内都装饰着壁画、浮雕和雕像，最着名的是米开朗基罗的圣母哀痛雕像和一座圣彼得的青铜塑像。
刚走进大门处，有两个小天使捧圣水缸的雕塑，从形象上看小天使只有一岁的样子，然而，雕像的实际高度有2.5米。
众多的统治者、勇士、殉难者的雕像给人们留下了太多的威严、冷峻和痛苦的记忆后，再看到这天真可爱的小天使时，一种安慰、一种美好的感觉油然而生。
艺术家把小天使和圣水放在一起，是因为那时的人们视水为上帝赐予人的圣洁之物，水是生命之源。
圣彼得大教堂的建筑风格具有明显的文艺复兴时期提倡的古典主义形式，主要特征是罗马式的圆顶穹窿和希腊式的石柱式及平的过梁相结合。
圣彼得大教堂是一座长方形的教堂，整栋建筑呈现出一个巴西利卡的结构，造型是非常传统而神圣的，这同时也是全世界最大的一座教堂。
教堂内部金碧辉煌，光线幽暗，神秘莫测，用大理石砌筑而成，里面的所有画像都是用不同颜色大理石拼接成图，工程十分浩大，不允许使用三脚架和闪光灯拍摄。
教堂下面的廊檐上方有11尊雕像，中间是耶稣基督。
两侧各有一座钟，右边是格林威治标准时间，左边是罗马时间。
大殿下面有5扇门，平常一般游客都入中门。
如果遇上机会，教徒们就可从右边的圣门进入大殿，不过这需25年才有一次。