La Basilica venne edificata sul luogo di una preesistente chiesa paleocristiana intitolata ai santi apostoli Pietro e Paolo, costruita da Amanzio, morto nel 448, terzo vescovo di Como dopo Felice e Provino e predecessore di Abbondio, attuale patrono della Diocesi di Como. Da un viaggio a Roma, Amanzio riportò alcune reliquie degli apostoli Pietro e Paolo e per esse fece edificare una nuova chiesa, 1000 metri circa fuori le mura, oltre il fiume Cosia, lungo la Via Regina.

L'interno della chiesa è una moltitudine di colonne composte con conci di pietra e sormontate da una notevole varietà di capitelli, da quelli semplici che ricordano le due forme geometriche basilari: il cubo e la sfera a quelli corinzi o a quelli decorati con motivi liberi. La chiesa ospita poi bassorilievi romanici e una serie completa di affreschi della metà del Trecento. Sotto l'altare maggiore si conservano le reliquie del patrono.

Le strutture della basilica paleocristiana, scoperte durante i lavori di restauro avviati nel 1863, sono ancor oggi segnate nel pavimento della chiesa con lastre di marmo scuro, mentre in corrispondenza delle antiche aperture è posto del marmo chiaro.

Gli affreschi che adornano il presbiterio costituiscono uno dei cicli pittorici più integri del primo Trecento in Lombardia. Non si conosce l'autore dell'importante ciclo di affreschi, convenzionalmente chiamato "Maestro di Sant'Abbondio". Studi recenti collocano quest'opera tra il 1315 e il 1324 durante l'episcopato del vescovo francescano Leone Lambertenghi, committente dell'opera. Nella esecuzione delle scene riguardanti la vita di Gesù l'artista si connota per un linguaggio capace di unire il ritmo pacato del racconto con l'attenzione naturalistica ai dettagli degli abbigliamenti, che offrono uno interessante spaccato sui costumi del tempo.