El 2 de gener del 1112 el bisbe de Barcelona, Ramon Guillem, va consagrar solemnement la nova església de Santa Maria, i un any i mig més tard, es redactà el document fundacional del monestir prioral segons el qual el bisbe de Barcelona donava l’església a l’abadia provençal de Sant Ruf d’Avinyó. La construcció de la nau de Santa Maria i l’arribada de la comunitat agustiniana marca l’inici d’una etapa de renovació espiritual i artística, que es perllongarà fins a l’abandonament del priorat el 1596.
En aquest període (c.1180) es van realitzar les excepcionals pintures murals dedicades al martiri de sant Tomàs Becket, arquebisbe de Canterbury, que constitueixen un dels testimonis més antics de la representació del martiri de l’arquebisbe entre les conservades a l’Occident medieval.
El període gòtic no va representar cap gran transformació al conjunt de Sant Pere pel que fa a l’arquitectura. Si que conservem, en canvi, exemples molt notables de pintura, tan mural com sobre taula.
Santa Maria tenia l’absis totalment pintat i així es mantingué fins l’any 1937, quan s’arrencaren les pintures murals. Es van instal·lar sobre bastidors de fusta i avui es conserven als magatzems del Museu de Terrassa. Les pintures corresponen al gòtic inicial i representen la coronació de la Verge.
També es conserven pintures murals gòtiques a la nau nord de l’església de Sant Pere, realitzades probablement a mitjans del segle XIV. En aquest cas es representen escenes referents a la passió de Crist i santa Llúcia flanquejada per dos àngels.
D’aquest mateix període es conserva una talla de fusta policromada de la Mare de Déu, datada a finals del segle XIV.
Al llarg del segle XV s’anaren revestint els diversos altars de Sant Pere amb retaules gòtics. El retaule major de Sant Pere va ser el primer que s’instal·là. Es va encarregar l’any 1411 a Lluís Borrassà, un dels pintors més rellevants del gòtic internacional. De les 19 taules del retaule, el Museu en conserva 13. De la resta, n’hi ha una localitzada al Fogg Art Museum de Cambridge-Massachussets (Estats Units) amb la representació de sant Joan Baptista i santa Bàrbara, i una altra al Museu Nacional d’Art de Catalunya. Les quatres restants estan desaparegudes.
El retaule de l’altar Major de Sant Miquel és obra dels pintors Jaume Cirera i Guillem Talarn, representants del darrer gòtic internacional. Aquest treball fou iniciat per Cirera i, després de la seva mort, l’any 1450 el va acabar Talarn.
Totes les escenes estan relacionades amb sant Miquel i ordenades al voltant del Judici Final, representat al pinacle central.
L’any 1458 es va encarregar a Jaume Huguet un nou retaule per a l’altar dels sants Abdó i Senén, també coneguts com sant Nin i sant Non, els patrons de la pagesia.
Huguet ja era un dels pintors més prestigiosos del moment i amb aquest retaule va aconseguir una de les obres mestres de la pintura gòtica catalana.
La iconografia del retaule és de doble advocació. El cos principal està dedicat als Sants Abdó i Senén i el bancal als sants metges, Cosme i Damià.
