Die Erforschung der Kirchenmusik an St. P. steht noch aus. Mittelalterliche Stiftungen geben punktuelle Hinweise auf musikalische Praktiken. Um 1700 unter Chorregent J. B. Staudt wurde die gewöhnliche Sonntagsmesse mit vier Sängern und sieben Instrumentalisten (Orgel, Violinen, Violon, Posaunen, Fagott) musikalisch gestaltet; an besonderen Feiertagen traten Trompeter hinzu. F. X. Flamm war vor 1779 Musiker an St. P. Um 1783 wirkten dann 20 Musiker regelmäßig an der Kirche, Cellist war J. Weigl. Vier Kapellknaben mussten vom Chorregenten unterrichtet und erhalten werden. Im Musikarchiv der Kirche befanden sich im 18. Jh. neben den üblichen geistlichen Vokalwerken (u. a. rund 40 Messen, 110 Offertorien) auch an die 30 instrumentale (Kirchen-)Sonaten von J. J. Fux. Ein neu angelegtes Inventar von 1824 führt u. a. 84 Messen, 11 Requien, 14 Te Deum, 12 Litaneien, 25 Gradualien und 112 Offertorien an, Instrumentalmusik ist nun nicht mehr verzeichnet. Das Archiv beinhaltete jedoch mehrere Autographe von Fr. Schubert (Vokal- und Instrumentalwerke) und eines von L. v. Beethoven (Rondo in B-Dur für Klavier und Orchester, WoO 6), die jedoch Ende des 19. Jh.s an die k. k. Hofbibliothek bzw. an die Gesellschaft der Musikfreunde in Wien verkauft wurden. Von einem Teil des Erlöses schaffte man u. a. Noten von F. X. Witt und ein Harmonium von Kotykiewicz an. A. Diabelli war als Schwiegervater von Kapellmeister J. Greipel der Kirchenmusik an St. P. sehr verbunden, er druckte zahlreiche handschriftlich in St. P. überlieferte Werke und bedachte das Archiv mit umfangreichen Schenkungen von Drucken und Handschriften (auch Instrumentalwerke). Das um 1900 genau katalogisierte Musikarchiv ist als eines der umfangreichsten Wiener Kirchenmusikarchive zu bezeichnen und befindet sich heute in der Musiksammlung der Österreichischen Nationalbibliothek (2160 Inventarnummern).
1751 errichtete G. Sonnholz eine an der Disposition der Michaelerkirche orientierte Orgel, die in den 1880er Jahren großzügig dem romantischen Klangideal angepasst wurde (III/30); 1902 abgetragen. 1903 wurde ein neues Instrument (III/33, pneumatisch) von Franz Josef Swoboda aufgestellt, das die Firma Kauffmann 1948 umbaute (III/34, elektropneumatisch); vermutlich ca. 1960 erfolgten Registeraustausche. Im Läutwerk der Kirche ist eine 1635 von Christian Berger gegossene Glocke bemerkenswert. Organisten an St. P. waren Zacharias Kellermann (1679), Johann Suttner (1686), A. Schrattenbacher (bis 1763), Georg Summerer (um 1783), A. Bibl (ab 1818) und R. Bibl (ab 1850), im 20./21. Jh. F. Salmhofer, Karl Riedl, Maria Pawlik, Herbert Rotter und Henriette Nágy. Als Chorregenten bzw. Kapellmeister sind namentlich bekannt: J. B. Staudt (mind. 1699–1712), vielleicht A. Fauner (vor 1769), L. Hofmann (ab 1764/66–93), J. Preindl (1793–1823), J. Blahak (1824–46), J. Greipel (1847–96) und Carl Rouland (1897–1935). Alle waren auch kompositorisch tätig, unter Rouland erfolgte 1900/01 die Gründung eines Kirchenmusikvereins, der bis zum Zweiten Weltkrieg bestand. Der Verein erhielt 1902 die Konzession zur Führung einer Chor- und Sologesangschule für Mädchen, die wohl bis 1915 bestand; die Chorgesangschule war für Mädchen von 7-12 Jahren gedacht, die Sologesangschule für junge Damen ab 17 Jahren. Um 1914/15 zählte der Verein rund 40 Sänger/innen. Roulands Nachfolger war bis 1945 sein Sohn Franz Rouland. 1947–2003 war A. Reiman Chorregent, 2004–13 folgte ihm Georg Huppmann, 2014–16 Peter Peinstingl und ab 2016 Svetlomir Zlatkov. Seit ca. 2005 wird die Kirche auch von Gastensembles für Aufführungen verschiedener Art genutzt.
C. Rouland, Kat. des Musik-Archives der St. Peterskirche in Wien 1908; W. u. H. Ströher in SK 45/2 (1998); G. Brosche in StMw 28 (1987); O. Biba in Jb. f. österr. Kulturgesch. I/2 (1971); G. Lade, Orgeln in Wien 1990; E. Th. Fritz-Hilscher/H. Kretschmer (Hg.), Wien Musikgesch. [2] (2011); Ch. Fastl in M. Jahn/K. Petermayr (Hg.), Jb. des RISM-Österreich 2010, 2010; A. Weißenbäck/J. Pfundner, Tönendes Erz 1961; SK 63 (2016), 270; Czeike 4 (1995); eigene Recherchen (u. a. SK).