Nel sito dove si dice sia stato crocifisso San Pietro è citata già nella prima metà del IX secolo l'esistenza di un monastero. Nel 1472 gli edifici completamente fatiscenti furono fatti restaurare, il convento ampliato e demolita la vecchia chiesa. Il progetto della nuova è attribuito da alcuni a Baccio Pontelli, da altri a Meo del Caprino. Nel 1876 il convento fu ceduto dallo Stato sabaudo alla Spagna, alla quale ancora appartiene, e da questa destinato a sede della Reale Accademia di Spagna a Roma. La Chiesa è abbellita da capolavori artistici del XVI e XVII secolo. La prima cappella a destra contiene la Flagellazione e la Trasfigurazione di Sebastiano del Piombo; la seconda ha un affresco attribuito al Pomarancio, alcuni affreschi della scuola del Pinturicchio e una sibilla allegorica attribuita a Baldassarre Peruzzi. La cappella del Monte e quella precedente contengono affreschi di Giorgio Vasari. L'altare è attribuito a Giulio Mazzoni, mentre i monumenti funerari del Cardinale del Monte e di Roberto Nobili sono di Bartolomeo Ammannati. Nel primo cortile del convento vi è il cosiddetto Tempietto del Bramante, risalente ai primi anni del XVI secolo e considerato dalla critica uno degli esempi più significativi d'architettura rinascimentale. Trattasi di un monumento celebrativo di piccole dimensioni, sopraelevato e periptero, dedicato al martirio di San Pietro. Il tempietto ha un corpo cilindrico scavato da nicchie di alleggerimento e circondato da un colonnato tuscanico.
