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Die älteste Peterskirche, von der heute nichts mehr zu sehen ist, geht bis ins Frühmittelalter zurück, und es gibt Vermutungen, wonach sie die älteste Kirche Wiens sein könnte (siehe Ruprechtskirche).

Die Kirche soll von Kaiser Karl dem Großen um 800 gegründet worden sein, was aber nur fromme Legende sein dürfte. Jedenfalls wird 1137 eine Kirche des heiligen Petrus in Wien urkundlich erwähnt. Gegen Ende des 12. Jahrhunderts fiel die Kirche an das Schottenstift.

Die mittelalterliche Kirche war dreischiffig mit einer Apsis im Süden statt der sonst üblichen Ausrichtung nach Osten. Die ungewöhnliche Ausrichtung hat in der Fachwelt viele Diskussionen ausgelöst. Es wurde unter anderem vermutet, die Kirche sei ein adaptierter Profanbau. 1399 wurde in Richtung Osten die Valentinskapelle zugebaut (Siehe Stadtansicht von Jakob Hoefnagel, 1609). Die Kirche war von Kramläden umgeben und in einem Anbau war die „Stadtguardia“, der Vorläufer der modernen Polizei, untergebracht. Im Jahr 1661 brannte die Kirche ab und wurde notdürftig instand gesetzt. Der Beschluss, eine neue Kirche zu bauen, wurde allerdings erst 1676 mit der Übersiedelung der Erzbruderschaft der Allerheiligsten Dreifaltigkeit in Angriff genommen.