A l’origine simple chapelle dédiée au Prince des Apôtres, le sanctuaire pourrait dater du X^e siècle ou du tout début du XI^e. Vers cette époque, Rollon, celui qui devint le premier duc de Normandie, se convertit au christianisme. Il choisit alors Robert comme nom de baptême et s’installa dans le simple château bâti au bord de la Seine et qu’occupaient autrefois les comtes carolingiens de Rouen. Cette forteresse était située à proximité un modeste édifice religieux qui fut entièrement rebâti au XV^e siècle. A cette époque, le Donjon (premier château ducal), qui appartint après le duc au Chambellan de Tancarville et à la famille du Donjon (qui en tirait son nom), n’existait plus depuis longtemps, mais son souvenir subsistait dans l’appellation de l’église. Ce furent les religieux Cordeliers qui occupèrent finalement le site et y fondèrent leur couvent, au XIII^e siècle.
Guillaume Le Chandelier, un généreux donateur, finança les nouveaux travaux d’édification au XV^e siècle. Ses armes furent sculptées aux meneaux des fenêtres de l’unique bas-côté sud. L’église ne fut achevée qu’au XVI^e siècle.

Le clocher dut être en partie refait en 1580.
Le monument accusait une forme plutôt irrégulière. Il n’avait qu’un bas-côté, vers le sud. Le vaisseau principal n’était pas voûté de pierre et comportait une charpente qui était considérée comme l’une des plus intéressantes de la ville.
L’édifice se terminait à l’est par une abside à trois pans. Le mur occidental était percé d’une rose appelée dans les comptes l’O ou la Couronne. Le portail principal s’ouvrait à la base de la tour, ce qui est exceptionnel. Le dessin de Jacques Le Lieur montre que le reste de la façade était oblitéré par des maisons. Le portail, de 1529, comportait des bas-reliefs finement sculptés relatant La Vie de saint Pierre, œuvre de Nicolas Quesnel qui avait travaille en 1511 au portail central de la cathédrale. L’accès ouvrait sur la rue des Cordeliers. Deux autres portes donnaient accès à l’église. L’un ouvrait au nord, précédé d’un porche, l’autre dans le flanc sud, donnant accès au cimetière et au presbytère.
L’intérieur de l’édifice se répartissait en deux chapelles, l’une consacrée à la Vierge et l’autre, plus tardive, à saint Jacques.
Architecturalement édifiée hors d’œuvre, la tour gothique, carrée et analogue à celle de St-Cande-le-Vieux, se détachait du corps de l’édifice. Elle avait été conçue de façon monumentale et a encore de l’allure. Huit statues colossales du XV^e siècle en ornaient les angles, groupées par deux. Cinq ont survécu : Moïse et David, saint Pierre et saint Paul, un prophète. Elle avait été construite en 1543 par Nicolas Berneval. La flèche qui devait la surmonter n’avait jamais été édifiée.
L’église fut pillée par les Huguenots en 1562.
Dès avant la révolution, la paroisse s’appauvrissait et ne pouvait déjà plus faire face aux dépenses d’entretien qui s’imposaient.
Le 24 décembre 1791, l’église, le presbytère ainsi que plusieurs bâtiments à usage d’échoppes furent vendus par adjudication à Jean-Baptiste-Richard Payeneville. Acheté 73.600 livres, elle devint le siège d’une compagnie de messageries, puis dépôt de fonderie pour la maison de Déville des Lecouteulx. En 1898, elle servit de magasin et d’écurie aux Nouvelles Galeries qui s’installaient à Rouen.
Le mobilier avait été dispersé.
En 1920, malgré la mobilisation des Amis des Monuments Rouennais, la tour fut totalement privée de ses ornements, les statues sciées et descendues et vendues. Elles furent localisées chez un antiquaire à Beauvais, par le duc de Trévisse, président de l’association sauvegarde de l’Art français. Rachetées, elles sont maintenant dans le cloître du Musée des Antiquités.
L’ensemble du quartier fut touché par les bombardements de la Seconde Guerre mondiale. Le 30 mai 1944, St-Pierre-du-Châtel fut gravement atteinte et les ruines demeurent pratiquement en l’état. La charpente à entraits sculptés, prestement démontée après le sinistre, a été entreposée par la ville de Rouen dans ses locaux, bien à l’abri. Mais, elle n’attend plus depuis longtemps une éventuelle repose. Cette dernière semble devenue impossible...

Trois panneaux de la Vie de Saint-Pierre (Londres, Victoria & Albert Museum)