Der Platz wird erstmals 1233 als Garten zu St. Petri erwähnt, und tatsächlich wurde er von den Chorherren zu St. Peter als Baumgarten ausserhalb der damaligen Stadtmauer angelegt; er diente als Promenade und als Ort der Ruhe und Begegnung. Hier standen, wie 1277 zum ersten Mal erwähnt, Linden, Eichen und Ulmen, und die Äste der Laubbäume wurden in die Breite gezogen, damit sie im Sommer reichlich Schatten spendeten. Im 15. Jahrhundert sollen diese Bestände durch eine Neubepflanzung mit Linden, Tannen und Eichen ersetzt worden sein. Im Süden grenzte er an den Friedhof der damaligen jüdischen Gemeinde. Im Jahr 1286 wurde der Platz als Teil des Stadtgebietes anerkannt. Nach dem Basler Erdbeben 1356 diente der Petersplatz eine Zeit lang als Marktplatz und wurde damit sehr früh zum öffentlichen Platz. 1339 wird auf diesem Areal erstmals ein Werkhof erwähnt, der als Vorgänger des späteren Zeughauses betrachtet werden kann, in dem die Stadt ab 1414 Kriegsmaterial lagerte. 1438 wurde der Hof ersetzt durch einen Gebäudekomplex, der ebenfalls auf dem Areal des 1348 verwüsteten jüdischen Friedhofs errichtet wurde. Seither erhob sich auf der Südseite des Platzes das Zeughaus, von dem an anderer Stelle berichtet wird.
Am Petersplatz ist auch für 1441/42 erstmals ein Schützenhaus der Armbrustschützen erwähnt. Diese hatten ihren Schiesstand an der Westseite des Platzes. Dort erstreckte sich seit dem späten 14.Jh die äussere Stadtmauer entlang des heutigen Spalengrabens bis zur Bernoullistrasse, wo vermutlich die Zielscheiben standen. Das Haus erfuhr später Um- und Ausbauten und ist heute als das Stachelschützenhaus erhalten und bekannt. Später kam ein kleinerer Schiesstand für Knaben auf der anderen Seite des Platzes am Petersgraben dazu. Es fanden neben vergnüglichem Treiben auch militärische Übungen und Waffeninspektionen statt, sowie Spiele und Wettkämpfe, zu denen die Bevölkerung in grosser Zahl zusammentraf. Es gab hier auch zwei Plätze für Ringkämpfe. Ferner übte man sich im Bogenschiessen, Steinstossen, Wettlauf oder im Ballspiel. 1581 betonte die Obrigkeit, dass auf dem "Lustplatz" von St.Peter weniger Sport getreiben werden sollte, da er nicht mehr wie ein Ort zum Spaziergang aussähe sondern eher wie eine Laufbahn.
Im Jahr 1778, nach dem Bau des neuen Zeughauses, wurde der zuvor unregelmässig gestaltete Platz symmetrisch neu angelegt. Alte Bäume wurden gefällt, damit sie das neue Erscheinungsbild nicht störten. Damit war der Grundstein für das heutige Gesicht des Petersplatzes gelegt. Daneben wurde der Platz immer weiter ausgestaltet und erhielt 1779 an der Nordostecke einen neuen Brunnen. Im Jahr 1788 gestaltete der Artilleriekommandant Wilhelm Haas den Platz neu und 1863 erhielt der Brunnen in der Südwestecke ein Standbild eines Stachel-Schützen, gestaltet von Heinrich Rudolf Meili.
Im 18. und 19. Jahrhundert veränderte sich das Gesicht des um den Park liegenden Gebietes, als verschiedene Gebäude abgebrochen und durch vornehmere Gebäude ersetzt wurden. So findet man denn dort den Markgräfischen Hof, den einzigen fürstlichen Barockpalast der Schweiz, welcher von 1698 bis 1705 als Ausweichresidenz für Friedrich Magnus von Baden-Durlach diente, den Holsteinerhof und das Wildtsche Haus von Johann Jacob Fechter. Anstelle des Gottesackers entstand der alte Botanische Garten der Universität Basel.