Eine überlieferte Grundsteinlegung für die Kirche im Jahr 1285 bezog sich wahrscheinlich auf einen Vorgängerbau. Diesen gab man möglicherweise unvollendet bereits 1296 auf und begann die Errichtung der dreischiffigen Backsteinbasilika mit polygonalem Chorschluss, die um 1320 vollendet war. Der Bautyp ist im norddeutschen Backsteingebiet zur Zeit der Gotik selten, was der Kirche einen besonderen architekturgeschichtlichen Wert verleiht. Nachdem 1853 der ursprüngliche Westturm durch Blitzschlag zerstört wurde, erfolgte danach der Wiederaufbau mit neuem oktogonalen Oberteil und hohem Pyramidenhelm. Unter der Leitung von Karl Börgemann (1851–1938) kam es 1898/1899 zu einer umfassenden Restaurierung, bei der unter anderem die Seitenschiffe und der Chor in Anlehnung an den mittelalterlichen Bestand neu ausgeführt wurden.

Der helle, gewölbte Innenraum birgt bemerkenswerte Kunstwerke. Hans Hinrich Römers schuf 1710 den barocken Hauptaltar, der in einer reichen architektonischen Rahmung Bilder des Abendmahls und der Geburt Christi sowie ein vollplastisches Kruzifix vor einer Landschaftsdarstellung zeigt. Eines der bedeutendsten Werke mittelalterlicher Tafelmalerei in Norddeutschland ist der Halepaghen-Altar im nördlichen Seitenschiff mit seinen Passionsszenen. Die Haupttafel mit der Kreuztragung und Teile der Flügel-Außenseiten schuf wahrscheinlich Wilm Dedeke (1460–1528), das Predella-Bild wurde 1641 übermalt. Eine fotografische Kopie des sogenannten Buxtehuder Altars befindet sich im südlichen Seitenschiff. Das Original des weitbekannten Werks aus dem Umkreis des Bertram von Minden (um 1340–1414 oder 1415) steht seit 1904 in der Hamburger Kunsthalle. Aus dem Jahr 1674 stammt die reich geschmückte frühbarocke Kanzel, ihre Korbbrüstung und der Aufgang sind mit Apostelfiguren verziert. Die heutige Orgel mit 52 Registern wurde 1859 eingebaut und von Philipp Furtwängler (1800–1867) geschaffen.

Quellenangaben: Dehio Bremen-Niedersachsen, 1992, S. 331-335, http://www.st-petri-buxtehude.de/