La chiesa a pianta centrale venne realizzata negli anni 1100-1130, probabilmente per iniziativa del vescovo di Asti Landolfo. Il modello architettonico riproduce l’immagine del Santo Sepolcro di Gerusalemme, dopo l’entusiasmo suscitato dai successi della prima crociata. La rotonda rappresenta il nucleo  più  antico conservato  in  alzato  del  complesso

Nel corso del Duecento si collocano i lavori per l’ospedale, con la creazione del chiostro porticato e delle strutture di servizio, in buona parte ricostruiti nel corso dei restauri promossi da Niccola Gabiani. La data del 1280, incisa nella lapide del priore Oddone Canelli ancora conservata, testimonia l’intervento più importante di ristrutturazione in età gotica. Un’ultima fase nella vita medievale del monumento si verifica nel XV secolo, durante il governo di Giorgio dei conti Valperga, Gran Priore dell’Ordine di Lombardia, morto nel 1467.
Il nobile mecenate promosse un restauro del complesso di San Pietro, con l’aggiunta dell’Aula che oggi porta il suo nome, probabilmente destinata ad accogliere la sua sepoltura. Si tratta di una vasta sala a pianta quadrata, in origine dotata di un’abside quadrangolare rivolta verso sud, oggi scomparsa ma rinvenuta nello scavo archeologico, insieme ai resti di un monumento funerario collocato al centro. Il vano è coperto da una volta a crociera costolonata, poggiante su mensole incastrate nelle pareti angolari.
Nella chiave di volta si riconosce ancora lo stemma del fondatore, mente la sua lapide funeraria in caratteri gotici è conservata all’interno della chiesa. L’Aula Valperga venne decorata da un complesso apparato di formelle figurate in cotto, il più ricco esempio di questa tecnica ornamentale conservato ad Asti.