Строительство базилики Сан-Петронио началось в 1390 году по указанию папы Бонифация IX и задумывалось как символ гордости Болоньи, способный соперничать с собором Святого Петра в Риме. Архитектор Антонио ди Винченцо спроектировал огромный готический неф, вмещающий до 28 000 человек, а боковые часовни финансировались знатными семьями. Фасад из кирпича так и не был завершён по изначальному проекту, который предусматривал отделку мрамором и бронзой. Нижняя часть остаётся необлицованной, создавая резкий контраст с богато украшенным интерьером.
Работы продвигались до XVI века, пока не столкнулись с нехваткой средств и политическими разногласиями — представители семьи Бентивольо вступили в конфликт с папской властью за контроль над строительством. Несмотря на это, в базилике появились выдающиеся произведения искусства, такие как мраморный портал работы Якопо делла Кверча и фреска «Страшный суд» Джованни да Модены, украсившие храм и обогатившие его культурное наследие.
Попытки завершить фасад предпринимались в XVII и XVIII веках, однако мода на барокко и неоклассицизм вступала в противоречие с готическим стилем здания. В XX веке усилия были направлены на сохранение интерьеров — в частности, фресок Джованни да Модены, включая впечатляющее изображение ада 1410 года, а также отделки часовни Волхвов из разноцветного мрамора.
Современные инженеры установили сейсмические датчики для защиты древней кладки от подземных толчков, а реставраторы применяют цифровую диагностику для анализа потери пигментов в росписях. Несмотря на незавершённый внешний вид, Сан-Петронио функционирует как один из крупнейших кирпичных храмов Европы. Его обширный интерьер служит площадкой для концертов духовной музыки и общественных мероприятий, подчёркивая важную роль базилики в духовной и культурной жизни Болоньи.