קתדרלת פטר ופול או פֶּטְרוֹפַּבְלוֹבְסקיה (ברוסית:Петропавловский собор) היא קתדרלה פרבוסלאבית הממקומת בתוך מבצר פטרופבלובסקיה בסנקט פטרבורג, רוסיה. הקתדרלה היא נקודת הציון העירונית המוקדמת ביותר בעיר, והיא נבנתה בין 1712 - 1733 ב"אי הארנבים" לאורך נהר הנייבה. הקתדרלה והמבצר נבנו בתקופת שלטונו של פיוטר הגדול ותוכננו על ידי דומניקו טרזיני. מגדל הפעמונים של הקתדרלה הוא מגדל הפעמונים הגבוה ביותר בעולם המשתייך לכנסייה אורתודוקסית. מכיוון שמגדל הפעמונים אינו עומד בפני עצמו, אלא מהווה חלק בלתי נפרד ממבנה הקתדרלה, היא נחשבת לעתים הכנסייה האורתודוקסית הגבוהה בעולם.
הקתדרלה מוקדשת לפטר הקדוש ופול הקדוש (פטרוס ופאולוס), הפטרונים של המבצר; פטר הקדוש הוא גם הפטרון של העיר עצמה. הכנסייה הנוכחית היא השנייה שנבנתה במקום לאחר הראשונה, שנבנתה על ידי פיוטר הגדול לאחר שייסד את העיר סנקט פטרבורג, וקודשה על ידי הארכיבישוף של נובגורוד באפריל, 1704.
המבנה הנוכחי של הכנסייה, שהיה בזמנו מבנה האבן הראשון בעיר, עוצב על ידי דומניקו ג'ובאני טרזיני ונבנה בין השנים 1712 - 1733. צריח הזהב שלו מתנשא לגובה של 123 מטר ונראה למרחק רב בעיר. בקדקוד הצריח ישנו פסל קטן של מלאך האוחז בצלב. מלאך זה הוא אחד מסמליה החשובים ביותר של סנקט פטרבורג.
אדריכלות הכנסייה מציגה איקונוסטאזיס ייחודי. בנצרות האורתודוקסית, האיקונוסטאזיס הוא בדרך כלל קיר שטוח או מסך עם 3 דלתות, כשהדלת האמצעית היא הקדושה ונפתחת רק בעיתים חגיגיות ושתי הדלתות הצידיות משמשות את הכמורה האורתודוקסית. בכנסיית פטר ופול, האיקונוסטאזיס עולה כמעין מגדל מעל המקום הקדוש בכנסייה.
בקתדרלה קבורים כמעט כל הצארים והקיסריפ הרוסיים החל מפיוטר הגדול ועד לניקולאי השני וקרובי משפחתו שהובאו למנוחות ביולי 1998 (פרט מפיוטר השני ואיוואן השישי).
בקתדרלה נמצא קריון אופייני, מתנה מהעיר הפלמית מכלן שבבלגיה.
ב-28 בספטמבר 2006, 78 שנים אחרי שמתה, נקברה שנית בקתדרלה נסיכת דנמרק, מריה פיודורובנה דאגמאר, קיסרית רוסיה. מריה פיודורובנה, אשתו של אלכסנדר השני ואימו של ניקולאי השני, מתה ב-13 באוקטובר 1928 בגלות בדנמרק ואז נקברה בקתדרלת רוסקילדה. בשנת 2005 ממשלות רוסיה ודנמרק הסכימו ששרידיה של הקיסרית יוחזרו לסנקט פטרבורג בהתאם לדרישתה להיקבר לצד בעלה.
עד שנת 1859 היה מושבו של הבישוף של סנקט פטרבורג בקתדרלה, עד שהפכה קתדרלת איסק הקדוש לקתדרלה הרשמית של העיר. כיום הקתדרלה הרשמית של העיר היא קתדרלת קאזאן.
הקתדרלה נסגרה בשנת 1919 והפכה למוזיאון ב-1924. הקתדרלה ממשיכה לשמש באופן רשמי כמוזיאון עד היום כשהשירותים הדתיים חודשו בשנת 2000. כמרי הקתדרלה אחראים לתחזוקת הקברים ומנהלים טקסי תפילה לכבוד הקבורים.