De acuerdo con la tradición, en el año 616 se fundó un santuario en el lugar conocido como "Thorney Island". Se dice que fue milagrosamente consagrado después de que un pescador del río Támesis tuvo una visión de San Pedro. Aunque la existencia del santuario es incierta, la abadía histórica fue construida por Eduardo el Confesor entre los años 1045 y 1050 y fue consagrada el 28 de diciembre de 1065. Eduardo construyó la catedral al faltar a un voto en el que prometía realizar una peregrinación; el papa le aconsejó redimirse construyendo una abadía.

La abadía original, en estilo románico, fue construida por los monjes benedictinos. Se reconstruyó en estilo gótico entre 1245 y 1517. La primera fase de la reconstrucción fue organizada por el rey Enrique III, como un santuario en honor a Eduardo el Confesor. Los trabajos finalizaron durante el reinado de Ricardo II. Enrique VII añadió una capilla de dedicada a la Virgen María en 1503.

Aunque la abadía estuvo situada por Enrique VIII durante la disolución de los monasterios en 1534 y cerrada en 1540, en 1550 se convirtió en catedral y se salvó de la destrucción gracias a su conexiones con la realeza.

La expresión inglesa "robbing Peter to pay Paul" (traducida al español: "robar a Pedro para pagar a Pablo") procede de este periodo cuando el dinero destinado a la abadía, dedicada a San Pedro, se destinó al tesoro de la Catedral de San Pablo. En 1640 sufrió diversos daños al ser atacada por puritanos pero fue protegida de nuevo por sus estrechas relaciones con el estado.Oliver Cromwell recibió un fastuoso funeral en la catedral en 1658 para ser desenterrado en enero de 1661 por orden de Carlos II.

La catedral volvió a manos de los benedictinos bajo el reinado de la reina María que murió en 1558 durante el reinado de Isabel I y posteriormente enterrada en la misma abadía. En 1579, Isabel I la recupero convirtiéndola en la "Iglesia Colegiata de San Pedro".

Las dos torres situadas al oeste de la catedral se construyeron en 1722 por Christopher Wren y Nicholas Hawksmoor; están hechas con piedra de Portland y son un ejemplo de la revitalización del diseño gótico. En elsiglo XIX se realizaron diversas reformas.