La Basilica è un prezioso esempio d’architettura romanica. L’edificio sorge lungo la strada per Marina di Pisa, in un contesto paesaggistico notevole, dove la leggenda ritiene sia sbarcato l’apostolo Pietro, proveniente da Antiochia e diretto a Roma. Il tempio fu eretto nell’XI secolo, su un preesistente edificio paleocristiano, e sottoposto poi a modifiche e trasformazioni strutturali.
La chiesa è priva di facciata: tuttavia, l’esterno è decorato con archetti ciechi, lesene e ceramiche, e colpisce per la sua mole, per la bellezza delle tre absidi rivolte ad est e per la particolarità di presentare al posto della consueta facciata una quarta abside, ad ovest. La Basilica è dotata anche di un campanile, distrutto dalle truppe tedesche nella seconda guerra mondiale, e in attesa da molti anni di un intervento ricostruttivo.
L’interno ha impianto basilicale e si sviluppa in tre navate con colonne. Conserva qualche traccia dell’antico luogo di culto paleocristiano (IV secolo), un ciborio del Trecento e alcuni affreschi - con figure di papi - opera del pittore trecentesco Deodato Orlandi di Lucca. Nella costruzione si è fatto largo uso di pietre locali, in particolar modo di pietra "verrucana"; le colonne, invece, provengono da edifici romani preesistenti, così come i capitelli di vario stile (corinzio, dorico, a foglie d'acqua e uno siriano).
