La cúpula de la basílica de San Pedro se eleva a una altura total de 136,57 m desde el suelo hasta la parte superior de la cruz externa.
Es la cúpula más alta del mundo. Su diámetro interno es de 41,47 metros, ligeramente menor que dos de las tres enormes cúpulas que la precedieron: la del Panteón de Agripa, de 43,3 m; y la de la catedral de Florencia, de 44 m. Los arquitectos de San Pedro se basaron en estas dos cúpulas para buscar la manera de construir la que se concibió como la mayor cúpula de la cristiandad.
Su proyecto se debe a Miguel Ángel, quien desde 1547 se ocupó sin interrupción de la Basílica. Al final de su larga vida (falleció en 1564, a la edad de 89 años) la construcción había alcanzado el tambor, caracterizado por columnas pareadas, muy sobresalientes, alternándose con ventanas y tímpanos. La dirección de la obra pasó entonces a Giacomo Della Porta, discípulo de Miguel Ángel, quien elevó unos 7 metros la bóveda de la cúpula y terminó la obra en 1590, en sólo 22 meses, durante el pontificado del papa Sixto V.
Con doble casquete, la cúpula presenta un diámetro interno de 42,56 metros y una altura hasta la extremidad superior de la cruz, de 136,57 metros; la claraboya (cupulino) mide 17 metros de altura. En el mundo occidental, esta cúpula sirvió de modelo a otras obras construidas con técnicas diferentes, entre las cuales están: la cúpula de Saint Paul en Londres (1675), la de Les Invalides en París (1680-1691) y la neoclásica copertura del Capitolio de Washington (1794-1817). El arquitecto Carlo Maderno la concluyó en 1614.
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