มหาวิหารนักบุญเปโตร (อังกฤษ: Basilica of Saint Peter, ละติน: Basilica Sancti Petri) รู้จักกันโดยชาวอิตาลีว่า Basilica di San Pietro in Vaticano หรือเรียกกันสั้น ๆ ว่าเซนต์ปีเตอร์สบาซิลิกา (Saint Peter's Basilica) เป็นมหาวิหารเอกหนึ่งในสี่แห่งในกรุงโรม นครรัฐวาติกัน (อีกสามมหาวิหาร คือ มหาวิหารนักบุญยอห์น ลาเตรัน มหาวิหารซันตามาเรียมัจโจเร และมหาวิหารนักบุญเปาโลนอกกำแพง)
มหาวิหารนักบุญเปโตรเป็นสิ่งก่อสร้างที่ใหญ่และสำคัญที่สุดในนครรัฐวาติกันสร้างทับวิหารเดิมที่ชื่อเดียวกัน โดมของมหาวิหารสูงโดดเด่นสามารถเห็นได้แต่ไกลในตัวเมืองโรม โบสถ์นี้ตั้งอยู่ในเนื้อที่ประมาณ 2.3 เฮกตาร์ สามารถจุคนได้กว่า 60,000 คน เป็นสถานที่ศักดิ์สิทธิ์ที่สุดที่หนึ่งในคริสตจักรโรมันคาทอลิก ที่ตั้งโบสถ์เชื่อกันว่าเป็นที่ฝังร่างของนักบุญซีโมนเปโตรซึ่งเป็นหนึ่งในอัครทูตของพระเยซู คริสตจักรถือว่านักบุญเปโตรเป็นบิชอปองค์แรกของแอนติออก ต่อมาก็ได้สถาปนาขึ้นเป็นพระสันตะปาปาองค์แรกของโรม เพราะนิกายโรมันคาทอลิกเชื่อกันว่าร่างของนักบุญเปโตรถูกฝังไว้ที่นี่ จึงเป็นประเพณีกันต่อมาว่าพระสันตะปาปาหลายองค์ก็ฝังไว้ที่นี้
ตัวมหาวิหารปัจจุบันเริ่มสร้างเมื่อวันที่ 18 เมษายน ค.ศ. 1506 บนโบสถ์แบบคอนสแตนติน และเสร็จเมื่อปี ค.ศ. 1626
แต่เดิมนั้นมหาวิหารนักบุญเปโตรมิได้เป็นสถานที่พำนักประจำตำแหน่งของพระสันตะปาปาเช่นปัจจุบันนี้ (สถานที่ประจำตำแหน่งของสันตะปาปาเดิมอยู่ที่มหาวิหารนักบุญยอห์น ลาเตรัน) ถึงกระนั้นก็ยังถือกันว่าเป็นโบสถ์สำคัญแห่งหนึ่ง เพราะโบสถ์ตั้งอยู่ในตัวนครรัฐวาติกันเอง และมีเนื้อที่มาก การทำพิธีต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับพระสันตะปาปาก็จะมาทำกันที่นี่ นอกจากนั้นก็ยังมีธรรมาสน์นักบุญเปโตร ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นบัลลังก์ของนักบุญเปโตรเองเมื่อดำรงตำแหน่งเป็นสันตะปาปาที่นี่ แต่ปัจจุบันนี้เก้าอี้นี้ไม่ได้ใช้เป็นบัลลังก์บิชอปอีกแล้ว แต่ยังเก็บไว้ไต้ฐานแท่นบูชาที่ออกแบบโดยจัน โลเรนโซ แบร์นีนี
มหาวิหารนักบุญเปโตรเดิมเป็นโบสถ์ที่สร้างในคริสต์ศตวรรษที่ 4 ซึ่งมีรูปทรงแบบบาซิลิกา พอมาถึงสมัยฟื้นฟูศิลปวิทยาก็อยู่ในสภาพที่ทรุดโทรมมากเพราะพระสันตะปาปาย้ายที่พำนักไปอยู่ที่เมืองอาวีญง ประเทศฝรั่งเศส ระหว่างปี ค.ศ. 1309 - 1377 (เรียกว่าอาวีญงปาปาซี) การตัดสินใจสร้างมหาวิหารใหม่ก็เพื่อจะได้สร้างมหาวิหารที่ใหม่กว่าและใหญ่กว่าเดิมมากได้สะดวก การใช้ชื่อมมหาวิหารนักบุญเปโตรเดิมก็ใช้มาตั้งแต่เมื่อสร้างมหาวิหารปัจจุบัน เพี่อเป็นการแสดงถึงความแตกต่างระหว่างสิ่งก่อสร้างปัจจุบันและสิ่งก่อสร้างเดิม
เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม ค.ศ. 1950 ระหว่างการออกอากาศทางวิทยุสมเด็จพระสันตะปาปาปิอุสที่ 12 ประกาศว่าได้มีการค้นพบที่ฝังศพนักบุญเปโตร หลังจากที่นักโบราณคดีใช้เวลา 10 ปีศึกษาขุดค้นห้องใต้ดิน (crypt) ภายในมหาวิหาร
ภายในมหาวิหารมีที่ฝังศพกว่าร้อยที่ บางที่อยู่ภายในถ้ำวาติกัน (Vatican grotto) ซึ่งอยู่ภายใต้มหาวิหาร ภายในถ้ำมีพระสันตะปาปาฝังไว้ 91 องค์ บุคคลสำคัญที่ฝังภายในมหาวิหารก็มี
เมื่อสมเด็จพระสันตะปาปานิโคลัสที่ 5 เริ่มสร้างมหาวิหาร พระองค์สั่งซื้อหิน 2,522 เล่มเกวียนจาก โคลอสเซียมที่อยู่ในสภาพที่เสื่อมโทรม เงินที่ซื้อหินเอามาจากสมบัติที่ขนมาจากเยรูซาเลมเมื่อเยรูซาเลมเสียเมือง และจากการทำลายโบสถ์โดยนายพลของจักรพรรดิเวสปาเชียน (Vespasian) ผู้ที่ต่อมาได้เป็นจักรพรรดิไททัส (Titus) เมื่อ ค.ศ. 70
