Die spätgotische Stadtkirche St. Peter und Paul wurde als dreischiffige Hallenkirche in den Jahren 1498 - 1500 erbaut.

Der erste Kirchenbau an dieser Stelle erfolgte in den Jahren 1245 - 1249. Die Fundamente des Westturms gehören zu den ältesten Bauteilen der Stadt. Von der spätgotischen Ausstattung der Kirche sind der Taufstein, der Aufgang zur barock umkleideten Kanzel und Teile eines Wandbildes der heiligen Ursula unter der Orgelempore erhalten.
Hauptanziehungspunkt ist der Flügelaltar, der 1552 von Lucas Cranach d.J. gesschaffen und 1955 vollendet wurde. Der Cranachaltar gilt als eines der Hauptwerke der sächsisch-thüringischen Kunst des 16. Jahrhunderts, ein Hauptzeugnis der Ideenwelt der Reformationszeit. Bemerkenswert ist auch der Lutherschrein, ein Triptychon aus dem Jahre 1572, das Martin Luther als Mönch, als Junker Jörg und als Magister zeigt. Martin Luther hat hier immer wieder gepredigt. Johann Sebastian Bach hat hier oft musiziert, zwei seiner Söhne wurde hier getauft. Johann Gottfried Herder wirkte von 1776 - 1803 als Oberhofprediger, Oberkonsistorialrat, Generalsuperintendent und Pastor an der Stadtkirche. Nach ihm nennen die Weimarer ihre Stadtkirche auch "Herderkirche". Eine gusseisernes Relief mit Herders Wahlspruch "Licht Liebe Leben" bedeckt sein Grab im westlichen Langhaus. 1945 stark zerstört, konnte das Gotteshaus am 14. Juni 1953 wieder eingeweiht werden.
Heute ist die Kirche Anziehungsort für viele Touristen. Seit 1998 gehört sie zusammen mit dem Herderhaus als Teil des Denkmalensembles "Klassisches Weimar" zum Weltkulturerbe der UNESCO. Hier finden neben den regelmäßigen Sonn- und Feiertagsgottesdiensten Orgelkonzerte, Ausstellungen, Oratorienaufführungen und Gastkonzerte namhafter Künstler statt.
Die Orgel der Stadtkirche St. Peter und Paul wurde mehrmals umgebaut. Heute handelt es sich um eine Rekonstruktion der Vorgängerorgel durch die Fa. W.Sauer Orgelbau Frankfurt (Oder) GmbH.

Seit dem Reformationstag, dem 31.10.2009 besitzt die Stadtkirche St. Peter und Paul wieder ein neues Bronzegeläute aus den 3 Glocken mit den Namen Luther (ho) 3.000 kg; Herder (cis´) 1.930 kg und Bach (e´) 1.382 kg.
Am 2. Advent 2012 wurde der Kirchengemeinde das Nagelkreuz von Coventry übergeben. Seitedem ist sie Nagelkreuzzentrum.