Se encuentra en la Cappella Paolina en el Palacio del Vaticano junto con otro de los frescos de Miguel Ángel, “La Conversión de San Saulo”. Los turistas no pueden ingresar a la Cappella ya que es un espacio sagrado; este fresco sigue siendo una obra algo oscura. El Martirio (Crucifixión) de San Pedro ha atraído críticas de que las cifras son desproporcionadas. Se ha argumentado que Miguel Ángel ha hecho esto a propósito. Pintó las figuras de tal manera que el espectador en el suelo pudiera ver las figuras en las proporciones adecuadas al mirar hacia arriba.
Esta es una técnica que Miguel Ángel utilizó anteriormente, especialmente en la estatua de Moisés que adorna la tumba del Papa Julio II. Pedro es el tema de muchas de las obras en el Vaticano debido a su posición dentro de la iglesia. Él fue el primer Papa y la "roca" sobre la cual se construye la iglesia. El fresco muestra los momentos previos a la crucifixión de San Pedro, cabeza abajo.
Representa la elevación vertical de la cruz a la que Pedro ya está dolorosamente clavado a través de sus manos y pies. Miguel Ángel no muestra al propio Pedro en la típica pose de los mártires del Renacimiento. No hay mirada serena hacia el cielo. En cambio, Peter mira directamente al espectador, en una última demostración de fuerza, su cuerpo se retuerce en esta posición. Su expresión es de confianza en su triunfo sobre su sufrimiento.
Grupos de personas rodean la posición central de Peter en la obra, lo que le da a la pintura una atmósfera caótica. Es un escenario animado, lleno de bullicio y movimiento. Hay un hombre que termina apresuradamente el orificio del poste para que la cruz pueda colocarse en posición vertical y pueda comenzar la ejecución de Peter. Hay mujeres asustadas en primer plano.
Sus rostros muestran su horror y angustia por lo que Peter está a punto de experimentar. A la izquierda, hay figuras que suben las escaleras hacia los hombres montados a caballo. Miguel Ángel se ha incluido a sí mismo en la escena; él es el jinete con el turbante azul en la parte superior izquierda del fresco. Fue descubierto cuando la pintura fue restaurada. Detrás de Peter, en el centro, hay un grupo de hombres conversando. Uno de ellos está siendo silenciado, quizás en caso de que el anciano apóstol escuche lo que se dice. Las montañas de fondo en la pintura no tienen detalles definidos.
Las montañas están pintadas con una niebla como el azul para dar la impresión tanto de distancia como de profundidad de campo. Caravaggio se inspiró en elementos de la obra de Miguel Ángel para su propio Martirio de San Pedro. El movimiento aquí también puede recordarnos a los románticos franceses como Eugene Delacroix y Theodore Gericault.
