Byggandet av Basilica di San Petronio började 1390, men renoveringar för att förstora byggnaden avbröts på 1500-talet när dess storlek hotade att överskugga Peterskyrkan i Rom. Basilikans fasad lämnades tyvärr oavslutad, men interiören är vackert realiserad, inklusive Cappella dei Magi, med överdådiga fresker av Giovanni da Modena, rikt målat glas, elegant snidad marmor och astronomen Cassinis meridianlinje i mässing inbäddad i golvet på golvet östra gången. Besökare njuter också av panoramautsikt över staden från terrassen på kyrkans tak och promenerar genom basilikans museum för att se värdefulla artefakter, upplysta manuskript och kläder som tillhör kyrkan.
Basilica di San Petronio är den viktigaste kyrkan i Bologna, och en höjdpunkt för alla stadsvandringar eller cykelturer, tillsammans med attraktioner som Piazza Maggiore, de två tornen och kyrkorna Santo Stefano och San Domenico. Vissa resenärer besöker som en del av en flerdagars resa från Rom.