Общая длина базилики 211,6 м. На полу центрального нефа имеются отметки, показывающие размеры других крупнейших соборов мира, что позволяет сравнить их с самым громадным, собором св. Петра.
В конце центрального нефа, у последнего столба справа, находится статуя св. Петра XIII в., приписываемая Арнольфо ди Камбио. Статуе приписываются чудодейственные свойства, и многочисленные паломники благоговейно прикладываются губами к бронзовой ноге.
Купол, шедевр архитектуры, имеет внутри высоту 119 м и диаметр 42 м. Он опирается на четыре мощных столба. В нише одного из них стоит пятиметровая статуя св. Лонгина работы Бернини. Роль Бернини в создании скульптурного убранства собора очень велика, он работал здесь с перерывами почти пятьдесят лет, с 1620-го до 1670 г. В подкупольном пространстве над главным алтарём находится шедевр Бернини — огромный, высотой 29 м балдахин (киворий) на четырёх витых колоннах, на которых стоят статуи ангелов. Среди ветвей лавра на верхних частях колонн видны геральдические пчелы семейства Барберини. Бронзу для кивория взяли из Пантеона, разобрав по приказу папы Урбана VIII (Барберини) конструкции, которые поддерживали крышу портика. Сквозь балдахин видна находящаяся в центральной апсиде и также созданная Бернини кафедра св. Петра. Она включает поддерживаемое четырьмя статуями отцов церкви кресло св. Петра, над которым парит в сиянии символ Святого Духа. Справа от кафедры — надгробие папы Урбана VIII работы Бернини, слева — надгробие Павла III (XVI в.) работы Гульельмо делла Порта, одного из учеников Микеланджело.