尼禄给基督徒扣上了大火始作俑者的罪名，并判处很多人死刑。他们被钉在十字架上焚烧，或在众人面前被野兽吞食。彼得和保罗很可能就是在这些血腥场面中死去的人。
著名的罗马历史学家塔西佗(Tacitus)认为，处决在卡利古拉(Caligula)(公元37-41年)建立于克林尼亚大街(Via Cornelia)的竞技场中进行。这是城墙外的西边，一个叫梵蒂冈的地方。
另一种传统记载中，当彼得被钉死在十字架上，是自己选择了倒挂，象征着他不配像主一样死去。但无论彼得死亡的细节如何，他的尸体后来发生了什么一直是个谜题。
虽然彼得的墓穴起初很简陋，几乎不为人知，但罗马基督教社区的发展很快使它成为信徒们关注的焦点。随着墓地地面高度上升，为了保护这座墓穴，信徒们为它覆盖上了新的石板。然后，在公元二世纪中叶，墓穴上又建了一座小型纪念碑。保罗的墓穴也同样被保护起来。
关于彼得和保罗墓碑的最早书面记载可以追溯到公元200年左右，当时罗马教会的长老(或主教)盖乌斯(Gaius)表示，两位使徒的“纪念碑(trophies)”都可以在罗马看到，一个在梵蒂冈，另一个在奥斯蒂恩斯大街(Via Ostiense)。“纪念碑”一词指为基督教殉道者修建的坟墓，因为殉道等同于信仰战胜死亡。
随着人们普遍接受罗马教会高于其他所有基督教会的观点，人们对圣彼得墓的兴趣也与日俱增。
根据公元二世纪发展起来的彼得理论，彼得从耶稣本人手中获得了天国的钥匙。因此人们相信，在彼得成为罗马的第一任主教后，将整个基督教社区的最高权力传给了他的继任者。虽然并非所有教会都接受这一说法，但它仍然为彼得墓增添了力量。
因此，当皇帝君士坦丁一世(公元306-337年)下令在罗马建造一座伟大的基督教教堂以推动基督教成为帝国主导宗教时，他选择了彼得墓的所在地。新圣殿是围绕着基督教传统中如此重要的人物的坟墓而建，肯定能够吸引信徒。
宏伟的大教堂
在原有的坟墓上建造大教堂对施工方式产生了重大影响。由于梵蒂冈是丘陵地带，因此在克林尼亚大街的梵蒂冈古墓地顶部建造了一个长约800英尺、宽近300英尺的巨大平台来支撑大教堂。为了建造这个深约30英尺的平台，必须挖掉大量的泥土。
尽管施工工程规模庞大，但不能摧毁周围的墓地，因为坟墓和陵墓受到神圣法律的保护。因此，君士坦丁一世下令不要完全拆除坟墓，而是破坏其拱顶，并用泥土填满内部空间。尸骨则将被埋在新大教堂下。
圣彼得大教堂在原墓穴上方建造了一座纪念碑，后来被称为盖乌斯纪念碑(the Trophy of Gaius)，位于后殿下方。其位置在教堂内用方形大理石结构标记，上面覆盖着一个带有四根所罗门柱的圣体盒。
但纪念碑本身被埋在大教堂的平台下。16世纪时，旧大教堂被拆除并按照文艺复兴时期的设计重建，纪念杯和它下面的彼得墓就被进一步埋葬了。
考古学家到达
直到20世纪，圣彼得大教堂最古老的地层才最终被发现。1939年，教皇皮乌斯十二世(Pius XII)决定向公众开放梵蒂冈石窟。为了实现这一目标，必须将原始铺砌的地板降低约 2.5 英尺来增加内部空间的高度。
工人一开始挖掘，就发现了几座属于梵蒂冈古墓的罗马墓葬。对于教会来说，对这些遗迹进行考古调查是一项高度敏感的任务。它涉及到确认圣彼得的坟墓及其遗体是否真的位于大教堂的祭坛下。
尽管存在争议，皮乌斯十二世还是下令进行大规模考古调查。在教堂祭坛垂直轴线正下方发现的一座建筑引起了人们的极大关注。这座建筑有两个壁龛，考古学家将其鉴定为盖乌斯纪念碑。
教皇公告
1950年12月23日，皮乌斯十二世在他的圣诞广播讲话中明确宣布了这一发现：“是的。使徒之王圣彼得的墓穴已经被找到了。”
然而，有关此次发掘的科学报告则更加谨慎。他们只称发现了一座简朴的“受人尊敬的坟墓”，但几乎完全被毁。虽然发现了基督教符号和涂鸦，但很难阅读与解读。无论如何，它们似乎可以追溯到君士坦丁时期。
鉴于遗骸在天主教会中的重要性，能够确认耶稣得力助手的遗骸所在地将是一件非同寻常的事。在挖掘盖乌斯纪念碑时，考古学家发现了一个大约三英尺深的地下洞穴。如果里面有骨头，那么它们肯定是彼得的吗？
但最初，考古学家只在墓穴中发现了大量的硬币，可能是朝圣者留下的。在发掘过程中，发现了一些骨骼遗骸，但不在坟墓内。这些骨头在当时并未引起人们的特别关注，因此被存放在梵蒂冈石窟仓库的一个木箱中。