Der Grundriss wurde von Donato Bramante in der klassischen Kreuzform entworfen. Dem Kreuz ist ein Quadrat übergeordnet. Die Kuppel in der Mitte ist von vier Säulen, die im Quadrat angeordnet
sind, umgeben.
 

Im Laufe der Zeit hat sich der Grundriss weiterentwickelt. Die scharfen Kanten und Ecken der Kirche wurden abgerundet. Die Kreuzform bleibt dennoch bestehen. Außerdem hat Michelangelo durch den Säulenvorbau das Quadrat zu einem Rechteck ausgebaut und somit eine Seite des Kreuzes verlängert.
 

Später wurde von Carlo Maderno ein riesiger Vorplatz hinzugefügt. Der ursprüngliche Grundriss der Kirche (von Michelangelo) wurde jedoch nicht verändert. Den Petersplatz grenzen beidseitig kreisförmige
Säulendurchgänge ab.
 

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