Der St.-Petri-Dom in Bremen wurde über den Fundamenten älterer Vorgängerbauten vom 11. Jahrhundert an in romanischem Stil errichtet und seit dem 13. Jahrhundert in gotischem Stil umgebaut und erweitert. Gemauert ist dieser Kirchenbau aus Sandstein, an verborgenen Stellen der älteren Teile auch Tuffstein. Von dem seit der Gotik eingesetzten Backstein ist nur ein Teil sichtbar. Im 14. Jahrhundert gab es Erweiterungen um seitliche Kapellen. 1502 begann die Umgestaltung in eine spätgotische Hallenkirche, die aber über ein neues Nordseitenschiff nicht hinauskam und mit zahlreichen Provisorien abgeschlossen wurde, als die Reformation weitere Ausbauten stoppte. Im späten 19. Jahrhundert erfolgte eine umfangreiche Renovierung des innen durchaus gepflegten, äußerlich aber schäbig wirkenden Baus, bei dem einer der beiden Westtürme eingestürzt war. Die Gestaltung orientierte sich überwiegend am Vorhandenen und an alten Darstellungen, jedoch gestaltete man auch einige Neuerungen wie den neoromanischen Vierungsturm. Das Gotteshaus gehört heute zur evangelisch-lutherischen Domgemeinde St. Petri.
Das Gebäude steht seit 1917 unter Bremischem Denkmalschutz.
Der Ort an der Stelle des heutigen Doms, dem höchsten Punkt der Weserdüne unmittelbar bei einer bereits bestehenden Siedlung wurde mit dem (dort vermuteten) Bau einer angeblich 789 geweihten Kirche durch den angelsächsischen Missionsbischof Willehad zur Keimzelle des sich entwickelnden Bistums. Der Holzbau wurde bereits 792, nur drei Jahre nach seiner Fertigstellung, im Zuge der Sachsenkriege niedergebrannt und restlos zerstört. Nach dem Tode Willehads 789 gab es 13 Jahre weder einen Bischof noch eine Kathedrale in Bremen.
Aus der Zeit des Bischofs Willerich (805–835) und seiner Nachfolger sind durch Ausgrabungen im Mittelschiff des heutigen Doms mehrere Bauphasen einer Steinkirche nachgewiesen worden, die in ihrer größten und spätesten Ausdehnung einen dreischiffigen Steinbau darstellte, der mit einer Weihe des Jahres 860 durch Bischof Ansgar in Verbindung gebracht wird.
Nordwestlich der Spuren der nördlichen Seitenwand dieser dreischiffigen Kirche, kurz vor dem westlichen Ende des heutigen Nordschiffs, wurde bei den Grabungen ein weiteres Fundament aus dem 9. Jahrhundert entdeckt. 2010 wurde darin ein Hinweis auf ein Westquerhaus vermutet, wie in derselben Epoche in Fulda, Paderborn und im Kölner Hildebold-Dom errichtet. Diese Vermutung deckt sich allerdings nicht mit Details der archäologischen Funde. Für die übrige Gestalt des karolingischen Bremer Westquerhauses fanden sich keine archäologischen Hinweise. Adam von Bremen hatte einen Peterschor als „apsida“ erwähnt, aber bei der archäologischen Untersuchung der Westkrypta 1931 durch Helen Rosenau waren davon keine Spuren zu finden.
Am 11. September 1041 fiel das karolingische Gotteshaus jedoch – wie auch ein Großteil der übrigen Stadtbebauung – der Feuersbrunst des Bremer Brandes zum Opfer. Die Flammen zerstörten auch Bestände der Dombibliothek unwiederbringlich.
In die salische Zeit fällt, beginnend mit den letzten Amtsjahren des Bischofs Adalbrand (1035–1043), ein grundlegender Neubau, dessen Dimensionen und materielle Spuren am heutigen Baukörper noch beobachtet werden können. Seither ist der Dom wenigstens doppelt so groß wie seine Vorgänger. Adalbrand, der in der baugeschichtlichen Literatur meist mit seinem anderen Namen Bezelin genannt wird und Kölner Domherr gewesen war, habe, so berichtet Adam von Bremen, sich den alten, karolingischen Kölner Dom zum Vorbild genommen. Grundrissmaße, zwei Chöre, zwei Krypten und die Patrozinien Petrus im Westchor und Maria im Ostchor wurden so in Bremen übernommen. Unter Becelin wurde auch schon wenigstens ein Bogen errichtet.
Adalbrands Nachfolger Adalbert (1043–1072), einer der mächtigsten Bischöfe jener Epoche, habe, so wiederum Adam von Bremen, den Bau nach dem Vorbild des Doms in Benevent fortgesetzt. Kontrovers ist die Beurteilung der Abfolge der Baumaßnahmen nach 1042, insbesondere hinsichtlich der beiden Krypten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass mehrere, auch verdiente Autoren sich aus Adam von Bremens Chronik nur einzelne Brocken herausgegriffen haben, statt den Text im Zusammenhang zu lesen.
Bei der Weihe des Hochaltars 1049 dürfte der Ostchor hochgezogen und auch die Ostkrypta darunter, vielleicht nicht fertiggestellt, aber doch errichtet gewesen sein. Ihre Säulen enden in Würfelkapitellen, von denen nur zwei aufwändig verziert sind. Als östlichstes Säulenpaar sind es die beiden Säulen unter dem Hauptaltar des Chors, was eine Bedeutungshierarchie nahelegt. Die Kapitelle mancher Wandpfeiler haben einfache Verzierungen. Die vier Pfeiler in ihrem westlichen Drittel haben eine wechselvolle jüngere Geschichte: Ernst Ehrhard hatte sie aus Unverständnis durch Säulen ersetzt, nach den 1970er Jahren wurden wieder Pfeiler daraus.
Adam von Bremen erwähnte für 1066 erwähnte Adam von Bremen die Weihe eines Altars in der Westkrypta. Sie wurde bei der Errichtung der Westtürme um eine Jochreihe nach Westen verlängert (der romanische Kapitellschmuck fehlt). Um 1510 wurde sie im Osten um eine Jochreihe verkürzt,:
Im Zusammenhang mit der Altarweihe erwähnte er das Vorhaben Erzbischof Adalberts, später in der/einer (lateinische Sprache bekanntlich ohne Artikel) Westapsis einen Altar für den heiligen Petrus aufzustellen. Ob diese Westapsis jemals errichtet wurde, geht aus seiner Chronik nicht hervor.
Nachweis der ursprünglichen Ostwand der Westkrypta möglicherweise zur gleichen Zeit in den Westjochen ihrer Seitenschiffe durch Verbreiterung der Grundmauern der Türme verschmälert. Nach der Reformation als Warenlager vermietet, wurde die Krypta mit der Domrestaurierung ab 1888 wieder als Gottesdienstraum hergerichtet. Ihre romanischen Kapitelle sind bis auf zwei, die durch umgenutzte Säulenbasen ersetzt wurden, reich geschmückt. In ihren unteren Teilen dominieren verschlungene Bänder, in den oberen Palmetten. Eines zeigt Löwinnen. Adalbert war bestrebt, den Dom noch in seiner Amtszeit zu vollenden, und trieb den Bau deshalb mit wenig Rücksicht auf andere Erfordernisse voran. So ließ er die Mauer der Domburg niederreißen, um Baumaterial zu gewinnen. Daher konnte Bremen im Jahr 1064 von einem Heer des sächsischen Herzogs Ordulf und seines Bruders Hermann geplündert werden.
Für Gerhards 24. Regierungsjahr, also 1043, berichtete Adam, es seien Wände geweißt worden, was impliziert, dass auch wenigstens Teile der Kirche ein Dach hatten. Und nach seinem Tode sei Adalbert in der Mitte des Chors der von ihm errichteten Basilika bestattet worden. Beim Tode Adalberts war also der Dom weitgehend fertiggestellt, wie auch Ernst Ehrhardt in seiner Darstellung in Bremen und seine Bauten (1900) vermerkte.
In der Chronik des Klosters Rastede steht ausdrücklich, Adalbert sei „in der Krypta unter dem Chor in der Hauptkirche bestattet“ worden.
Adalberts Nachfolger Liemar (1072–1101) ließ der 1204–1256 verfassten Stader Chronik zufolge die von seinem Vorgänger gebaute Basilika niederreißen und von den Fundamenten auf neu errichten, Dementsprechend wird er auf einer in seinem Grab gefundenen Schriftplatte als constructor huius ecclesiae („Erbauer dieser Kirche“) bezeichnet. Was vor dem 13. Jahrhundert als Westfassade geplant war, bzw. wie der Westabschluss beim Tode Liemars aussah, ist nicht ersichtlich. Es wurden auch keine Hinweise darüber gefunden, ob die heutigen Westtürme Vorgänger hatten, oder nicht. Die heutige, nach Westen vorgeschobene Fluchtlinie der Westfassade entstand jedenfalls erst in der spätromanischen Phase.
Über die hochmittelalterliche Bauphase, die vor allem zwei vor die alte Westfront gesetzte Türme und die bündige Fassade dazwischen betrifft, gibt es kaum durch Quellen gesicherte Erkenntnisse. Die Beurteilung wird erschwert durch die gegen 1900 vorgenommene, überformende Restaurierung. Allerdings ergeben sich aus der genauen Betrachtung von Fotos aus der Zeit vor dem Umbau Informationen über das unterschiedliche Alter verschiedener Teile der Fassade.