La Basilica di San Petronio a Bologna fu costruita sul finire del XIV secolo demolendo gli edifici che si trovavano nel luogo i cui resti sono tornati alla luce grazie a recenti scavi.
Il lavoro fu affidato agli architetti Antonio di Vincenzo e Andrea da Faenza.
La posa della prima pietra avvenne nel 1390 ma successivamente i lavoro furono interrotti e ripresero nel 1437.
Nel 1538 fu applicato il rivestimento in marmo e nel 1625 la copertura della navata centrale. L'aspetto attuale fu raggiunto nel 1659.
In questa chiesa il 24 febbraio 1530 Clemente VII incoronò Carlo V.

La facciata, rimasta incompiuta, presenta tre portali fra cui il portale mediano fu realizzato da Jacopo della Quercia.
L'interno, lungo 132 mt. e largo 57 mt. è in stile gotico a tre navate. Ciascuna delle navate minori presenta undici cappelle.

Vasari racconta che Michelangelo realizzò una statua in bronzo di Giulio II benedicente per ordine del papa che fu posta in una nicchia sopra il portale della chiesa. Giulio II commissionò la statua nel 1506, poco dopo aver occupato Bologna con le sue milizie, era quindi chiaro l'intento di esprimere chiaramente il suo dominio sulla città con l'esposizione della sua immagine sulla basilica. La statua fu completata e collocata nel 1508 ma quando i Bentivoglio ripresero il potere (1511) vendettero la statua che venne fusa per realizzare un cannone, per l'esattezza una colubrina che fu chiamata La Giulia.

Opere

Affreschi di:
- Luca da Perugia, Francesco Lola
- Michele di Matteo
- Giovanni da Modena
- Pietro di Giovanni Lionari
- Girolamo da Treviso
- Giacomo Alboresi
- Fulgenzio Mandini
- Marcantonio Franceschini
- Vittorio Maria Bigari
- Stefano Orlandi

altre opere:

- Adamo, Eva e il serpente - sculture di Alfonso Lombardi
- Il miracolo di San Pietro - scultura di Alfonso Lombardi
- Pietà - Amico Aspertini
- San Girolamo - Lorenzo Costa
- Statua di San Francesco - Nicolò da Milano
- Statua di San Domenico - Zaccaria da Volterra
- Madonna col Bambino, i Ss. Petronio, Domenico e Pietro Martire - Bartolomeo Passarotti
- Incoronazione della Madonna del Borgo - Francesco Brizzi
- Memoria della Processione della Madonna del Borgo - Francesco Brizzi
- Assunzione della Vergine, altorilievo - Tribolo
- Compianto su Cristo Morto, terracotta - Vincenzo Onofri
- Tribuna dell'Altar Maggiore - Vignola e Gian Giacomo Monti
- Coro ligneo - Agostino de' Marchi
- San Rocco - Parmigianino
- Statua di San Petronio - Gabriello Brunelli
- Madonna col Bambino e i Ss. Giacomo, Girolamo, Sebastiano e Giorgio - Lorenzo Costa
- Monumento del principe Felice Baciocchi con la moglie Elisa Bonaparte - Cincinnato Baruzzi
- Storiette dei Magi - Jacopo di Paolo
- San Vincenzo Ferreri - Vittorio Maria Bigari

Nel Museo della Basilica si custodiscono i progetti per la facciata di molti artisti fra cui Giulio Romano, Vignola, Domenico Tibaldi e Francesco Terribilia.
Il museo possiede inoltre bassorilievi di Properzia de' Rossi ed una collezione di oggetti liturgici e di oreficeria.