En el lugar de la iglesia románica de San Pedro ad Vincula (llamada S. Pierino) está ubicada la más antigua Iglesia de S. Pietro ai Sette Pini, mencionada por primera vez en el año 763 d.C. y de la cual no quedan indicios claros. La Iglesia de San Pedro es una de las tres iglesias pisanas, junto con Santa Cristina y Santa Margarita, atestiguadas en la época longobarda.
La nueva iglesia se consagró en 1118. La fase románica había previsto un edificio constituido por dos planos: la iglesia, elevada respecto al plano viario, y un plano subterráneo ocupado por una cripta con cubierta de crucería sobre columnas de piedra, utilizada sucesivamente como área funeraria, como demuestran las inscripciones sepulcrales grabadas en las columnas.
La iglesia, construida exclusivamente con dovelas de piedra, presenta una fachada dividida en dos órdenes. El orden inferior está decorado con cinco arcadas ciegas espaciadas por rosetones y losanges. Cuenta con tres portales de acceso rematados con bíforas. El portal principal tiene un arquitrabe esculpido con rosetas con pilares y capiteles tallados. El orden superior presenta tres arcadas con una bífora en el centro. En el lado izquierdo, dentro de ocho arcadas, se abren alternamente losanges y monóforas, mientras que en el plano de la acera se aprecian las monóforas de la cripta. El campanario está ubicado en una torre cercana y originariamente de uso residencial.
El interior presenta tres naves con doble fila de seis columnas y dos pilares decorados con capiteles románicos. El pavimento está decorado con mosaicos de mármol con motivos geométricos policromos del siglo XII. La iglesia y la cripta han sido restauradas recientemente.
Hasta la conquista de Pisa por parte de Florencia la iglesia albergó un documento de capital importancia para el derecho: el Digesto de Justiniano I, esto es, el texto del Corpus Iuris Civilis, también conocido como "Pandectas Pisanas" (actualmente en la Biblioteca Medicea Laurenciana de Florencia).