Eine den Aposteln Petrus und Paulus geweihte Pfarrkirche in Pitigliano findet eine erste Erwähnung im Jahr 1061. 1276 werden insgesamt drei Pfarrkirchen genannt: San Giovanni, Santa Maria und San Pietro. Letztere wurde später unter dem Namen Santi Pietro e Paolo (Sankt Petrus und Paulus) in eine „collegiata“ (Kollegiatstift) umgewandelt und in Folge, vor allem 1509 auf Veranlassung von Niccolò III. Orsini, Graf von Pitigliano, mehrmals umgebaut.
Die Fassade wird durch vier hohe Lisenen in drei Abschnitte geteilt. Das aus dem 16. Jahrhundert stammende Travertinportal ist mit Stuckarbeiten aus dem 18. Jahrhundert versehen, die das Kreuz tragende Cherubini darstellen. An den Seiten, befinden sich zwei Nischen, in der einen eine Statue des Hl. Paulus, in der anderen der Hl. Petrus. Die Fassade wird durch drei Fenster mit Stuckrahmen durchbrochen. Der mittlere Teil mündet in einem Tympanon mit einem Basrelief aus Carrara-Marmor, das die Maria Himmelfahrt mit den Hl. Rochus und Franziskus darstellt.
Auch die Seitenkapellen, die barocke „Maschine“ des Altars sowie andere architektonische und ornamentale Elemente stammen aus dem 18. Jahrhundert. Wir möchten auf das Gewölbe hinweisen: an den vier Ecken kann man Bilder der vier Evangelisten und in der Mitte die Croce gloriosa (das Herrliche Kreuz) bewundern.
Der Turm links der Kathedrale wurde ursprünglich für zivile und militärische Zwecke genutzt. Anfänglich waren nur zwei Orden vorgesehen (wie das Gemeindewappen der Stadt Pitigliano belegt). In der Medici-Ära kam ein dritter hinzu. Zu dieser Zeit wurde auch der Wehrturm in einen Glockenturm umgewandelt.