L'antica Cattedrale di San Pietro a Sovana è considerata la "chiesa madre" della Diocesi di Pitigliano-Sovana-Orbetello. Il 25 maggio nella festa di San Gregorio VII, papa, nato e in parte cresciuto a Sovana, la Diocesi riaprirà l'edificio sacro dopo un importante intervento di consolidamento e restauro, arricchito da una nuova e suggestiva illuminazione interna. 

La storia di Sovana cristiana e delle sue chiese inizia con l'evangelizzazione di San Mamiliano ed è databile con una certa sicurezza nel secolo V-VI (alcune fonti anticipano ancora al IV). Importante è la Lettera di San Gregorio Magno su Sovana (Registrum epistularum: MGH, Epistolae, 1-2), riguardante le trattative dei sovanesi con Ariulfo. Devastata dai Goti e conquistata dai Longobardi (quando divenne centro politico e amministrativo di un vasto territorio), fece parte della Tuscia e del patrimonio di San Pietro. La sede vescovile passa a Pitigliano nel 1777, quando ormai la città – decimata da malaria e invasioni – viene ridotta ad una piccola borgata e nel 1783 entra a far parte del Comune di Sorano.

L'antica cattedrale di San Pietro risale al periodo che va dal secolo XI al secolo XIV. Sostituì la più antica chiesa della quale oggi si conservano gli elementi ricomposti nel portale, attribuibili all'influenza dei maestri comacini di Tuscania fin dall'anno 739 (cf C.A. Nicolosi, La montagna maremmana, Bergamo 1911, p. 162; E. Baldini, Sovana, Firenze 1956, pp. 91-92).

Al secolo IX-X possiamo far risalire la cripta, l'abside e la cupola; al secolo XI-XII i pilastri e i capitelli; ai secoli XIII e XIV le mura laterali rinforzate da contrafforti, la copertura a volte in sostituzione di quella a capriate e l'addossamento dell'episcopio sulla facciata, per cui fu aperto l'ingresso principale sul lato nord della chiesa.

L'interno è ripartito in tre navate da pilastri formati da colonne a fascio, mostra un impianto semplice e nello stesso tempo grandioso e pressoché puro. I capitelli che sormontano le colonne sono di struttura, dimensione, foggia ed epoca diverse e vanno a conferire all'edificio grande pregio ed eleganza. Le decorazioni in basso e altorilievo raffigurano figure fillomorfe, zoomorfe, geometriche e in particolare un capitello riproduce in modo raffinato e unico alcune scene bibliche, tra le quali la cacciata dal paradiso terrestre, Abramo con Sara e Agar, di fattura longobarda. Il fonte battesimale di forma ottagonale risale al 1434 ed è posizionato attualmente subito prima del presbiterio. Nella navata di destra è posizionata l'urna di San Mamiliano, mentre a sinistra è posizionata l'acquasantiera di epoca rinascimentale. Nella zona presbiterale sono visibili resti di affreschi e le tele del Martirio di San Pietro e della conversione di San Paolo di scuola caravaggesca.

All'esterno: Il prospetto posteriore è dominato dall'unica abside con un tiburio ottagonale impostato su una base quadrata. Sulla muratura in tufo risaltano gli inserti in marmo bianco. Di questo materiale sono costituite le sottili lesene che scandiscono il cilindro. La monofora centrale ha una strombatura sottolineata da un elemento toroidale. Nella parte inferiore sono riutilizzate due mensole a protomi umane di gusto altomedievale. Il fianco destro si caratterizza per il portale in travertino intarsiato, composto da formelle e parti recuperate dalla precedente chiesa cattedrale, forse del secolo VIII. Si ritrovano figure di combattenti, figure geometriche di fattura celtica, forme fillomorfe e zoomorfe, animali mitologici e colonne tortili. Interessanti sono le due protomi leonine in pietra lavica che costituiscono le mensole su cui ricade l'archivolto.