Ja al segle IX va existir en aquest indret una primera església dedicada a Sant Sadurní que va ser reemplaçada per un monestir promogut pels comtes de Barcelona Sunyer I i Riquilda de Tolosa, els quals van col·locar a la seva filla Adelaida com a primera abadessa. Del monestir se'n conserva com a document més antic l'acta de la consagració de la seva església romànica datada de l'any 945 i realitzada pel bisbe Guilarà. Posteriorment es va procedir a aixecar el claustre, de la construcció del qual se'n va trobar documentació datada del 1143. Aquest claustre tenia dos pisos, l'inferior d'estil romànic i el superior construït al segle XIV amb arcs gòtics.
L'activitat generada per aquest monestir, que quedava inicialment situat fora muralles, va permetre a través dels anys el desenvolupament de la zona que l'envolta, especialment a partir que Jaume I va ampliar el perímetre de les muralles amb una nova disposició que seguia el curs de l'actual Ronda de Sant Pere tot tancant el barri de la Ribera, que molts anys després patiria les conseqüències dels atacs de les tropes borbòniques de Felip V al 1714. D'altra banda, la presència del curs d'aigua del Rec Comtal va contribuir també a afavorir el desplegament d'activitat industrial.
Al segle XIX les desamortitzacions sobre els edificis religiosos van afectar al conjunt que, després de ser utilitzat com a presó, seria enderrocat al 1873 amb l'excepció de l'església que va esdevenir parròquia. El conjunt va quedar doncs limitat a l'església amb la Torre del Ocells, un campanar quadrat aixecat al segle XIV complementat al XVIII amb una segona torre campanar més alta. La comunitat religiosa femenina va traslladar-se al carrer Anglí de l'actual barri de Sarrià on encara avui hi té la seva seu.
Un altre moment delicat per la integritat d'aquest conjunt van ser els fets de la Setmana Tràgica a l'estiu de 1909. La ira popular es va desfermar sobre l'església que resultaria incendiada produint-se greus danys en l'estructura de la Torre dels Ocells que va haver de ser eliminada. De l'església romànica amb planta de creu grega i àbsis a la capçalera en va quedar ben poca cosa. El 1911 es va procedir a restaurar l'església, que va ser objecte de moltes variacions sobre la seva estructura original. Aquesta restauració, realitzada per l'arquitecte Eduard Mercader i Sacanella, qualificada per molts historiadors de l'art com excessiva, va alterar significativament l'aparença interior i exterior de l'església que va passar a tenir una planta basilical. L'antiga planta de creu és però, encara identificable i s'hi conserven les columnes exemptes romàniques amb capitells corintis originals, així com les voltes el canó i el cimbori del segle XII i algunes impostes d'arc amb relleus del segle X pertanyents a l'antiga església-capella de Sant Sadurní.
Amb l'esclat de la Guerra Civil al 1936 va tornar a patir atacs i novament va cremar per l'acció dels revolucionaris anarquistes. El franquisme va tenir cura de de restaurar i reconsagrar l'església al 1945 i el pintor muralista osonenc Felip Vall i Verdaguer va pintar el sostre de la capella del Santíssim aquell mateix any.
L'aparença externa que podem veure avui de Sant Pere de les Puel·les presenta una façana d'estil eclèctic, producte de l'obsessió del restaurador per donar-li una aparença romànica. És com un mur que oculta diferents elements amb la pretensió de donar-los uniformitat i en el que destaquen els gran finestrals neogòtics, que van ser dissenyats seguint el model d'un finestral del segle XV encegat que hi havia sobre el mur del transsepte. L'únic element original es la porta d'accés a l'església que data del segle XV i conserva en el seu timpà una escultura gòtica de Sant Pere.
Del que va ser el claustre enderrocat al 1873, se'n conserven avui a Terrassa (carrer de Sant Ignasi 1-3) deu arcs gòtics corresponents a la planta superior, mentre que a les sales del Museu Nacional d'Art de Catalunya (MNAC) a Montjuïc, se n'hi poden veure tres de romànics amb els capitells esculpits.
