君士坦丁的儿子孔斯继位后，为了进一步利用基督教的势力为帝国服务，将基督教确定为帝国的国教，为了表示对天主的崇敬，孔斯大兴土木，把原来简易圣彼得教堂推倒，在原地建起了数倍于原规模的大教堂。在此后的十多个世纪里，圣彼得大教堂又经历了多次扩建和重建，有趣的是，每经历一次大的扩建或重建，它的风格都会经历一次变异，君士坦丁第一次修建的教堂是希腊神庙式的，后来就演变成了古罗马式，其平面的十字结构也从希腊式改为拉丁式（横短纵长），但不管风格和结构如何变化，它的中心位置始终不变，伯多禄的墓一直处于十字的中心。

会经历一次变异，君士坦丁第一次修建的教堂是希腊神庙式的，后来就演变成了古罗马式，其平面的十字结构也从希腊式改为拉丁式（横短纵长），但不管风格和结构如何变化，它的中心位置始终不变，伯多禄的墓一直处于十字的中心。 1939年，10年的考古研究开始了，在教堂的地窖下，自9世纪起就无法通过。这个地区被梵蒂冈城覆盖着，在广场被建之前曾经几年是一个公墓。它是一个大量处决的坟场并且包含着许多基督教徒的葬礼。或许是因为埋葬在这后多年，许多基督教徒选择埋葬在他的附近。发掘显示在不同水平下不同时期的神殿遗迹，从克莱门特八世到卡里克斯特二世和格里高利，建立的一个小型建筑物包含着黄金装饰的交叉组织和珍贵的骨螺紫色的骨头碎片。虽然还不确定那骨头是伯多禄的，但罕见的法衣显示出对埋葬的重视。1950年12月23日,在圣诞节前向世界无线电广播,教宗庇护十二世宣布发现了圣彼得墓 。