Чувствуя, что силы его истаивают, как снег, и зная, что скоро призовет его Господь, святитель Петр озаботился сооружением поблизости от алтаря в строящемся соборе гробницы для себя. После того, как она была сооружена, митрополит вступил в неготовый еще храм, отслужил божественную службу и исполнил обряд причащения. Выйдя из храма, он призвал весь причт и сказал им назидательное слово; вслед за тем раздавал милостыню всем нищим, к нему приходившим, по всем обителям и храмам. В преддверие последнего своего часа митрополит позвал к себе Протасия Вельяминова, старейшину бояр московских, который управлял городом в отсутствие Калиты, бывшего в отъезде. Для того, чтобы Москва могла завершить возведение храма Успения Богоматери, он передал Протасию ларец с золотыми иноземными. По Житию, им было при этом сказано: «Чадо, вот я отхожу от жития сего; оставляю сыну своему возлюбленному князю Иоанну милость, мир и благословение от Бога, и потомству его до века».
Не стало заступника и печальника Руси Петра в ночь на 21 декабря 1326 года. Тело его поместили в приготовленную им же для себя гробницу. Согласно преданию, в ходе похорон уже проявилась святость его чудесным образом. Один неверующий мирянин стал мысленно бранить почившего архипастыря и внезапно увидел его: сидя на смертном одре, святитель благословлял народ по одну и по другую сторону от себя на протяжении всего того времени, пока несом был к месту своего упокоения. Минуло несколько дней, и у могилы святителя обрели исцеление от различных недугов несколько человек. Иван Калита повелел сделать запись свидетельств об этих чудесах, и епископ ростовский Прохор провозгласил ее в праздничный день во Владимирском соборном храме, в присутствии многих служителей церковных и мирян. Этот день положил начало почитанию митрополита Петра в качестве святого.
В 1328 году, будучи посвященным в Константинополе, на Русь прибыл преемник Петра, митрополит Киевский и всея Руси Феогност, который утвердил перенесение митрополичьей кафедры в Москву из Владимира. При его содействии в 1339 году патриарх Константинопольский подтвердил специальным документом святость русского митрополита Петра, после чего было учреждено светлое празднование святителю Петру.
В 1382 году во время нашествия на Северо-Восточную Русь татары под предводительством Тохтамыша, разграбляя храмы Москвы, раскрыли гробницу святителя Петра, полагая, что обнаружат там драгоценности. После этого митрополитовы мощи сохранялись в открытом виде. Однако после польского нашествия в 1612 году, когда оккупанты Москвы похитили серебряную гробницу, останки святого были помещены под спуд, и так было до 1812 года. Наполеоновские захватчики тоже подвергли разграблению могилу, и она который раз оказалось оскверненной. Но нетленность мощей угодника Божьего пребывала неизменной. И сегодня, оставаясь не тронутыми тлением, они с великим береженьем хранятся в кремлевском Успенском соборе, вместе с иконами, им созданными, и жезлом пастыря из дерева, с надписью по серебряному ободу о принадлежности его «смиренному Петру митрополиту всея Руси». Таким образом, первый святитель московский митрополит Петр дает высокое покровительство свое столице Российского государства, что бы ни случалось.
