Oirschot was al heel vroeg een geestelijk centrum in het bisdom Luik met een kapittel, een college van elf kanunniken. Aanvankelijk was het kapittel (onder het patronaat van Sint Petrus) gehuisvest in de Mariakerk op het Vrijthof, maar in 1268 stichtte het kapittel op de huidige plaats de Sint-Petruskerk of Sint-Pieter. Mogelijk vond deze nieuwbouw plaats omdat het Mariakerkje te bescheiden leek in vergelijking met de zetels van de andere twee kapittels in de buurt, die van Hilvarenbeek en Sint-Oedenrode. Deze kapittelkerk van Oirschot was tot 1648 hoofdparochie over de kerken in de omgeving.
In 1462 brandde deze kerk af en ging de kostbare inventaris, inclusief belangrijke protocollen en documenten, volledig verloren. Onmiddellijk daarna begon men een nieuwe kapittelkerk te bouwen. om de oude heen. Door geldgebrek lag de bouw regelmatig stil, zodat de kerk pas rond 1515 voltooid werd. Het gebouw is opgetrokken uit baksteen met banden van tufsteen, kenmerkend voor de Kempische of Kempense gotiek.
Klassiek gotische elementen zijn: hoge spitsboogvensters, zuilenrijen en de indeling: een driebeukig schip, een dwarspand, een westtoren, een koor met kooromgang en drie straalkapellen. Op de hoeken van de dwarsbeuk en het priesterkoor kwamen de sacristie en de kapittelkamer met daarboven Latijnse school. Het interieur zal in de 16de eeuw een rijke aanblik hebben geboden door de schilderijen en gebrandschilderde ramen. Veel houtsnijwerk was geschilderd. De kerk had twintig altaren. In de periode 1508-1511 bouwde Jan Borchmans uit Eindhoven kanunnikenbanken op het priesterkoor: mooie koorbanken met fijn snijwerk van profeten, evangelisten en levendige misericorden.
De toren is in dezelfde bouwstijl gebouwd als de kerk en is door drie balustraden verdeeld. Aanvankelijk droeg de toren een lange spits van 26-27 meter. De totale hoogte was maximaal 90 meter. In 1558 waaide de spits er tijdens een zware westerstorm af, waardoor het dak en de stenen gewelven van het schip instortten. Ook werd de kerk regelmatig getroffen door blikseminslag (1615, 1627, 1643). Na de blikseminslag in 1627 werd er definitief een kleine kap op gezet.
In 1566 brak een grote brand in Oirschot uit, waarbij de huizen en brouwerijen die met hun achterkant tegen de kerk aanstonden afbrandden. Koning Filips II bepaalde dat ze niet herbouwd mochten worden vanwege brandgevaar voor de kerk. In 1623 brandden de resterende huizen op het huidige marktplein af en bepaalde koning Filips IV dat deze grond onteigend mocht worden. De huidige Markt en de vrije ligging van de kerk dateren dus uit die tijd.
Bij de Vrede van Munster in 1648 kwam de kerk in handen van de gereformeerden. De altaren, beelden, schilderijen en gebrandschilderde ramen moesten door de versobering verdwijnen. De katholieken bezochten vanaf 1672 een schuurkerk aan het einde van de Nieuwstraat. In 1799 kregen de katholieken hun kerk terug; de toren bleef in handen van de gemeente. In de jaren 1858-1860 werd het interieur van de kerk gerestaureerd onder leiding van de nog jonge architect Pierre Cuypers. In de jaren 1887-1889 kreeg de buitenkant van de kerk een rigoureuze opknapbeurt, onder leiding van de Bossche restauratiearchitect Lambert Hezenmans. Net als Cuypers was hij een aanhanger van de neogotiek. Zo werd de peervormige spits op het vieringtorentje bijvoorbeeld vervangen door een neogotische spits.
De grote toren was in de 19de eeuw nog altijd in handen van het dorpsbestuur. Door eeuwenlange verwaarlozing was de toestand van de toren zorgelijk. Regelmatig vonden er inspecties en kleine reparaties plaats. Het dorpsbestuur wilde de toren teruggeven aan het parochiebestuur, maar die zat natuurlijk niet te wachten op de kosten. In 1904 stortte de zuidwestelijke flank van de toren over de volle lengte in. Na tussenkomst van Pierre Cuypers werd besloten om de toren weer op te bouwen. De gemeente nam 3/8 deel van de restauratiekosten voor rekening, het parochiebestuur 5/8 deel, op voorwaarde dat de toren na voltooiing eigendom zou worden van de parochie. In 1916 werd de toren officieel overgedragen aan de rooms-katholieke parochie.
In 1944 werd de kerk tijdens de bevrijding van Oirschot in brand geschoten door de geallieerden, waardoor dak en toren instortten en het grootste deel van het interieur, waaronder de koorbanken, verbrandde. In de jaren 1945-1952 werd de kerk herbouwd en werd de doopkapel uitgebreid. De neogotische spits op de vieringtoren werd weer vervangen door een uivormig exemplaar. De noodkap op de toren werd in 1960-1962 hersteld naar de situatie zoals deze was tussen 1627 en 1904; de toren is tot en met de balustrade 59 meter hoog en tot en met de haan 72 meter hoog. In de toren bevinden zich zes luidklokken: bes, c, es, f. 9 en bes. Ze maken deel uit van een beiaard van 50 klokken, ingericht voor hand- en computergestuurd spel. Sinds 1966 is de kerk een rijksmonument.
In de periode 2009-2012 vond een grote restauratie van de kerk plaats. Aanleiding daarvoor was de slechte kwaliteit van het natuursteen dat na de Tweede Wereldoorlog gebruikt was, de roestvorming door het vele ijzer dat bij de restauratie na 1904 in de toren was gestopt en het keiharde cement dat eveneens na 1904 gebruikt was. De kosten voor deze restauratie bedroegen 4,7 miljoen euro; de kosten werden betaald door Rijk, provincie en gemeente (totaal 3,3 miljoen euro), particulieren (3,9 ton), fondsen (5,5 ton) en het parochiebestuur (4,3 ton).
Aan de Petruskerk is door de Romeinse Congregatie voor de Goddelijke Eredienst op 18 februari 2013 de eretitel van basiliek toegekend. De verheffing tot basiliek door bisschop Hurkmans heeft op 23 juni 2013 plaatsgevonden.
