La paroisse de Fribourg désirant construire une nouvelle église en ville depuis plusieurs années, elle charge en 1924 Léon Jungo, intendant des bâtiments de l’état de Fribourg, de préparer le cahier des charges pour un concours d’idées pour la construction d’une église et d'une cure sur le terrain dit de Beauregard-Gambach. Le jury du concours, composé du président de paroisse et des architectes Adolphe Gaudy et Alphonse de Kalbermatten, entre autres, établit un programme prévoyant une église de 700 places assises, dotée au sous-sol d’une salle indépendante pouvant servir de chapelle, avec un baptistère à l’entrée de l’église et une cure d’un étage au rez-de-chaussée. Le choix du style est laissé aux architectes, à l’exception du style ogival. Un article du programme précise que la paroisse disposera de matériaux de démolition (molasse et calcaire du jura), provenant des portiques du grand pont suspendu de Pérolles qui devront être utilisés pour la nouvelle construction (Lauper, 2008a, p. 10-11)
Le 17 juin 1924, le jury choisit à l’unanimité le projet « Super hanc petram » de Fernand Dumas, qui bat donc les grands bureaux locaux comme celui de Guido Meyer et de Lateltin & Dénervaud, tous paroissiens de Saint-pierre, alors qu'il vient de Romont et n'a que 32 ans, avec à son actif les seules réalisations d'Echarlens et Semsales, encore en chantier. Cependant, le maître d'ouvrage décide contre l'avis de Léon Jungo de confier la réalisation du projet lauréat non pas à son auteur, mais aux architectes de Fribourg Guido Meyer et Broillet & Genoud, également primés. Dumas défend alors son style nouveau et personnel qu’il juge inconciliable avec ce que fait Broillet. Jungo convainc les deux architectes de collaborer en une association « Les architectes de l’église Saint-Pierre, Fribourg », ce qu'ils font sans conviction. La divergence majeure concerne le choix du matériau, Dumas désirant du béton dans un but d'économie, et Broillet tenant à garder la molasse, plus chère, mais dont il sait que ce choix plaira aux paroissiens (Lauper, 2008a, p. 12-14). En mars, les plans sont adoptés par l’assemblée paroissiale. La paroisse dispose alors de la moitié de la somme du budget total, estimé à 900 000 francs, ce qui est suffisant pour le gros oeuvre des travaux. Les soumissions sont démarrées par Broillet à la hâte sans en référer à Dumas, qui en relève les erreurs. Le 22 septembre 1925, Dumas est mis seul aux commandes du projet (Lauper, 2008a, p. 14-15). 

De l'automne 1926 à mai 1927, Dumas redessine entièrement le projet en l’épurant, l’affranchissant radicalement des références historiques qui subsistaient dans le projet du concours (Lauper, 2008a, p. 15-17). Sans doute influencé par la Antoniuskirche de Bâle de Karl Moser alors en cours d’achèvement, il simplifie les volumes, opte pour un chevet droit et abandonne son projet de grand retable aux contours néo-baroques. Il imagine un porche constitué de rectangles imbriqués reprenant le motif du portail de la Antoniuskirche, même si la version de Dumas sera adoucie par la présence de colonnes et de marbre polychrome, se différenciant de l'esthétique de béton brut de l'édifice bâlois (Lauper, 2008b, p. 26). Le projet final est rendu en juillet 1927, servant de base aux soumissions (Lauper, 2008a, p. 17). 
En janvier 1928, après de nombreux débats, le Conseil paroissial adopte la solution d'une église en béton avec parement en molasse sur toutes les façades, sauf le côté est traité à la jurassit. Seul le grès et une part des pierres de Laufon provenant du grand pont suspendu serviront finalement à la construction de Saint-Pierre (Lauper, 2008a, p. 18-19). 

Le 8 juin 1928, la première pierre est bénite et les travaux sont menés rapidement, le gros-œuvre étant achevé à la fin de l'année 1928. Dès janvier 1930, Dumas établit la soumission de la seconde étape, l'aménagement intérieur, estimé à 190'000 francs, dont il dessine tous les projets de manière extrêmement minutieuse. En mars 1931, il lance les soumissions de la troisième étape : la décoration de l'église (mosaïque, mise en couleur, vitraux et grisailles, orgues, cloches et chemin de croix). Le 27 mai 1931, un concours est lancé pour la décoration de l’édifice, dont l’essentiel est achevé et béni en juin 1931. Mais si trois ans ont suffi pour construire, vingt ans seront encore nécessaires pour achever son embellissement, le projet étant ralenti par la grande dépression des années 1930, la guerre, et après celle-ci, par le démembrement de la paroisse avec la création des paroisses du Christ-Roi et de Sainte-Thérèse (Lauper, 2008b, p. 24-27). 

De nombreuses tensions entourent le concours pour la décoration de l'église. Dumas voudrait attribuer le mandat à l'artiste toscan Gino Severini, avec qui il a collaboré avec succès à Semsales. Il organise donc, le 7 septembre 1930, pour le président de paroisse et le chanoine, une véritable tournée promotionnelle avec visite de la ville et des églises de La Roche, Echarlens et Bulle en compagnie de Severini. Mais les artistes fribourgeois affiliés à la SPSAS demandent à ce que les artistes conviés au concours soient fribourgeois. Le conseil de paroisse contourne le problème en choisissant d'y inviter quelques artistes choisis pour leur notoriété et tous liés au Groupe de Saint-Luc, dont Severini, Cingria, Faravel, Hans Stocker et Léo Steck, en créant une catégorie différente pour ces derniers (Rudaz, 2008, p. 35). Le rapport du 28 août 1931, indique que le choix s'est fixé vers le projet « Omnis Spiritus laudet Dominum » de Severini, dont le jury apprécie la clarté, le respect des formes et du plan de l’édifice, l'harmonie des tons et la tenue. Dans la catégorie des artistes fribourgeois, il accorde le premier prix à Willy Jordan et Jacqueline Esseiva, le deuxième à Oscar Cattani et le troisième, ex aequo, à Louis Vonlanthen et Gaston Thévoz. Si les deux premiers ne reçoivent aucune commande à Saint-Pierre, ce concours est néanmoins à l'origine de la collaboration future entre Willy Jordan et Dumas sur les chantiers d'Orsonnens, Sorens et Bussy (Rudaz, 2008a, p. 32-34, 36). 

Malgré qu'il ait remporté le concours, le conseil de paroisse se montre très vite indécis et suspicieux à l'égard de Severini, cherchant à limiter son mandat et son autorité sur le choix de ses collaborateurs. Suite à la double intervention du président du jury, Fernand Bovy, et de l'évêque du diocèse, Mgr Marius Besson, Severini signe enfin ses contrats en avril 1932. De 1932 à 1934, il réalise avec l'aide de ses collaborateurs la polychromie générale de la nef et de la tribune, les décors peints du choeur et de la nef, de la tribune et du vestibule, et les mosaïques des retables des autels latéraux réalisées dans l'atelier Salietti à Ravenne. Une maquette de Cingria pour la mosaïque du retable de la chapelle du Christ-Roi, oeuvre collective de plusieurs membres du Groupe de Saint-Luc, est mal accueillie par Mgr Besson, remettant en cause la légitimité de l'artiste sur le chantier et son implication, pourtant souhaitée par Severini, pour la réalisation des vitraux. La paroisse choisit un artiste local et paroissien de Saint-Pierre, Henri Broillet, pour créer la rose de la tribune, et Jean-Edouard de Castella pour les grands vitraux de la nef, au grand dam de l'artiste toscan (Rudaz, 2008b, p. 39-41).  
Dumas fournit son rapport final en février 1935 avant de partir sur d'autres chantiers, laissant Severini seul face à un conseil de paroisse hostile. Durant les neuf ans qui suivent, seuls les vitraux de la nef sont posés, et, après-guerre, la décoration des chapelles latérales Sainte-Thérèse et Saint-Nicolas est réalisée par des artistes locaux : Jules Schmid et Oscar Cattani. Parallèlement, Severini fait tout pour obtenir la commande de la grande mosaïque-retable du choeur, qui ne sera réalisée qu'en 1951 par l'atelier du mosaïste Romualdo Mattia à Rome. Il obtient encore la commande des vitraux du choeur, conçus en harmonie avec le retable, en 1954, et le chemin de croix en mosaïque en 1957, oeuvre par laquelle il achève enfin son mandat (Rudaz, 2008b, p. 41-43). 

En dehors des artistes précédemment cités, de nombreux artistes membres ou affiliés au Groupe de Saint-Luc sont représentés à Saint-Pierre, notamment le sculpteur François Baud, auteur des reliefs en bronze placés sur l'extérieur de la rose sur la façade d'entrée ; le peintre Jan van Berchem, qui réalise les peintures murales du baptistère ; la peintre, brodeuse et mosaïste Marguerite Naville, qui conçoit la mosaïque du pavement de la chapelle du Sacré-Coeur et dans cette même chapelle, l'orfèvre Marcel Feuillat, auquel on doit le tabernacle (Rudaz, 2008c, p. 44-48).  

Très peu de temps après son achèvement, l'unité de la décoration de l'église Saint-Pierre est remise en question par une rénovation menée entre 1967 et 1971, visant à adapter l'édifice aux nouvelles conceptions liturgiques suite au Concile de Vatican II ("Église Saint-Pierre. Rénovation 1970-1971", [1971]). La polychromie d'origine de la nef et du choeur est alors recouverte par une peinture blanche, tandis que le choeur est fortement remanié et les autels d'origine retirés afin de laisser place à un nouveau mobilier liturgique. Dès 1996, la paroisse envisage une restauration intérieure et extérieure de l'édifice, dans une approche plus respectueuse de son histoire. Elle a lieu entre 2003 et 2004 sous la direction des architectes Ruffieux et Chehab, visant à créer un meilleur dialogue entre les nécessités actuelles du culte et le système décoratif conçu par Severini (Ruffieux-Chehab, 2008, p. 68-77). Les murs sont repeints selon les teintes d'origine et les décors peints restaurés par la restauratrice Thérèse Dupont (Dupont, 2008, p. 78-81).

Dupont, T. (2008). La restauration du décor. L'église Saint-Pierre à Fribourg (Patrimoine fribourgeois), (18), 78-81.