Ідейний і композиційне ядро ансамблю Петропавлівської фортеці - собор Святих первоверховних апостолів Петра і Павла. Його закладка відбулася 30 травня 1712 року. Спорудження собору за проектом і під керівництвом архітектора Д. Трезини зайняло 20 років - з 1712 по 1732 рік.
Незвичні для традиційного російського культового зодчества як зовнішній вигляд собору, так і інтер'єр. Його головна прикраса - різьблений позолочений іконостас і надпрестольна сінь - дар храму від Петра I і Катерини I. Іконостас був створений в Москві за малюнками Д. Трезини групою майстрів-різьбярів під керівництвом І. П. Зарудного.
Програму іконостасу склали Петро I і архієпископ Новгородський Феофан Прокопович. Композиція іконостасу включає п'ять великих кіотів. У них розміщені 43 ікони, написані в 1726-1729 роках російськими іконописцями А. Поспєлов і Ф. Протопоповим. Ескізи ікон виконав М. Аврамов, організатор і директор Петербурзької друкарні і Малювальної школи.
Перед вівтарем встановлено кафедра для виголошення проповідей. У православних церквах практика читання проповідей раніше не існувала. Вперше вона була введена за царювання Петра I.
Симетрично кафедрі знаходиться царське місце - поміст, де під час богослужіння стояв імператор.
Довгий час Петропавлівський собор був пам'ятником слави російської зброї. Тут протягом двох століть зберігалися трофейні прапори, ключі від захоплених російськими військами міст і фортець. На початку XX століття ці реліквії були передані в Ермітаж. Тепер в соборі представлені копії шведських і турецьких прапорів.
У 1919 році Петропавлівський собор був закритий, музеєфікувати в 1922 році, згодом (1954) переданий Державному музею історії Ленінграда (Санкт-Петербурга).
Собор з'єднаний галереєю з Великокнязівської усипальницею, побудованої для поховання великих князів - членів імператорського дому Романових.
Іконостас та інші елементи внутрішнього оздоблення усипальниці втрачені. Запрестольний вітраж «Воскресіння Христове», виконаний за ескізом художника Н. А. Бруні, загинув під час блокади (1941-1944).
У 1908-1915 роках в усипальниці відбулося п'ять поховань і вісім поховань були перенесені з Петропавлівського собору. У 1992 році тут був похований правнук Олександра II - великий князь Володимир Кирилович, в 1995 році з Кобурга сюди перенесений прах його батьків.
У 1920-ті роки будинок перебував у віданні Музею революції, в 1930-1940-е - пристосоване під склад Центральної книжкової палати, в 1954-му передано Державному музею історії Ленінграда
3D панорама Петропавлівського Собору
План поховань в Петропавлівському соборі
План поховань в Великокнязівської усипальниця
