[4]​[5]​ Erigida en estilo lombardo y posteriormente reconstruida en estilo románico entre los siglos XI y XII, la basílica paleocristiana original, San Pietro in Ciel d'Oro, llamada así por las bóvedas doradas, fue construida en el lugar donde fue enterrado san Severino Boecio, filósofo y senador romano asesinado por el rey ostrogodo Teodorico el Grande en 525.

[7]​ La iglesia es citada por Dante en la Divina Comedia (Paraíso, Canto X, vv. 124-128) en cuanto sagrada depositaria de restos mortales de Boezio; y por Francisco Petrarca (Letra del Petrarca a Giovanni Boccaccio en Seniles, Lib.

La basílica fue fundada del rey longobardo Liutprando,[3]​[10]​ sobre una precedente iglesia del siglo VI-VII para hospedar los sagrados restos de san Agustín que habían sido custodidasa hasta el 722 en Cagliari (Cerdeña) en la llamada cripta de san Agustín, donde habían llegado en el 504 desde Hipona, actualmente en Argelia, acompañando a Fulgenzio de Ruspes, exiliado junto con otros obispos del Norte África por el rey vándalo arriano Trasamondo.

[12]​[13]​[14]​ En este monasterio de Pavia surgió en el IX siglo también un importante scriptorium y una escuela en la que, tal como ordenó el emperador Lotario debían educarse los estudiantes provenientes de Milán, Brescia, Bergamo, Lodi, Novara, Vercelli, Tortona, Asti, Acqui, Génova y Como.

[18]​[19]​ En el 1365 Galeazzo II Visconti trasladó su residencia desde Milán a Pavia, en el vecino castillo Visconteo, donde instaló su corte; y queriendo recordar el pasado regio de Pavia decidió transformar la basílica —que presumía credenciales sepulcrales del calibre del rey longobardo Liutprando, de San Agustín y del filósofo Boecio—, en iglesia sepulcral de su dinastía.

En el 1361 Galeazzo II de hecho concedió ofrendas a la iglesia y al año siguiente financió el embellecimiento del arca marmórea de San Agustín, esculpida por Giovanni di Balduccio.

Galeazzo II mismo, cumpliendo su voluntad, fue enterrado en San Pietro in Ciel de Oro.

La iglesia está oficiada por los monjes agustinos, que volvieron a ocupar el antiguo convento.

Quedan muy pocos restos de la iglesia lombarda, escondidos bajo la reconstrucción románica completada hacia 1132.

La parte superior está coronada por una logia ciega y un motivo de arcos entrelazados.

La piedra (arenisca) se utiliza solo para las partes más importantes, como la portada, las ventanas y los ojos de buey.

Los dos primeros tramos de la nave izquierda están decorados con interesantes frescos del siglo XVI.

Las tres naves están cerradas al este por ábsides decorados exteriormente con una logia ciega, similar a la fachada, como es habitual en la arquitectura románica; la bóveda de la nave central, más grande que los otros dos, está decorada con un fresco de Ponziano Loverini (1900) que incorpora un mosaico antiguo, destruido en 1796.

La cripta, reconstruida durante las restauraciones del siglo XIX sobre las trazas existentes, ocupa el espacio del presbiterio y el coro y está conectada con la nave principal y las dos laterales por cuatro escaleras; cerrada al este por un ábside, se divide en cinco naves mediante veinticuatro columnas que sostienen bóvedas de crucería, que a su vez sostiene el piso de las dos habitaciones superiores.

l’anima santa che ‘l mondo fallace fa manifesto a chi di lei ben ode Lo corpo ond'ella fu cacciata giace giuso in Cieldauro; ed essa da martiro Los restos de Boecio están colocadas en una pequeña urna de estilo carcaterístico de Ravena, ejecutada por Antonio Cassi sobre dibujo del arquitecto Brusconi.

[23]​ El rey lombardo Liutprando (circa 690-744) también está enterrado en la base del último pilar de la nave derecha.