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Die Kirche erhebt sich als weit sichtbares Baudenkmal über dem Stadtkern von Weil der Stadt. Als Nachfolgerin einer romanischen Basilika präsentiert sich wurde der spätgotische Hallenbau 1492 bzw.1512 aus Buntsandstein errichtet. Die bereits im 13. Jahrhundert erbauten spätromanischen Osttürme und der im späten 14. Jahrhundert hinzugefügte Westturm verleihen der Kirche eine imposante Silhouette.
Nach der Zerstörung des Langhauses 1648 erfolgte 1869 eine umfassende Restaurierung. Die Peter-Paul-Kirche symbolisierte für lange Zeit das Festhalten der „umzingelten“ Reichsstadt am alten Glauben .
Im Inneren beherbergt die Kirche bedeutende Kunstwerke, darunter eine spätgotische Kreuzigungsgruppe der Ulmer Schule (um 1460/70), ein Renaissance-Sakramentshaus von Georg Miler aus dem Jahr 1611, einen barocken Hochaltar von 1700 sowie eine Rokokokanzel von 1742. Besonders bemerkenswert sind die Glasfenster von Jokarl Huber aus dem Jahr 1940, die unter anderem eine Darstellung Hitlers als Satan zeigen.
In den Jahren 1978 bis 1983 wurde eine umfangreiche Innenrenovierung durchgeführt, die der Kirche ihre Pracht und historische Bedeutung bewahrte. Interessierte Besucher haben die Möglichkeit, nach Anmeldung beim Pfarramt den Innenraum im Rahmen von Führungen zu besichtigen.