A partir da década de 1950 intensificaram-se as escavações no subsolo da Basílica de São Pedro, lugar tradicionalmente reconhecido como provável túmulo do apóstolo e próximo de seu martírio no muro central do Circo de Nero. Após extenuantes e cuidadosos trabalhos, inclusive com remoção de toneladas de terra que datava do corte da Colina Vaticana para a terraplanagem da construção da primeira basílica na época de Constantino, a equipe chefiada pela arqueóloga italiana Margherita Guarducci encontrou o que seria uma necrópole atribuída a Pedro, inclusive uma parede repleta de grafitos com a expressão Petrós Ení, que, em grego, significa "Pedro está aqui".

Também foram encontrados, em um nicho, fragmentos de ossos de um homem robusto e idoso, entre 60-70 anos, envoltos em restos de tecido púrpura com fios de ouro que se acredita, com muita probabilidade, serem de Pedro. A data real do martírio, de acordo com um cruzamento de datas feito pela arqueóloga, seria 13 de outubro de 64 d.C. e não 29 de junho, data em que se comemorava o traslado dos restos mortais de Pedro e São Paulo para a estada dos mesmos nas Catacumbas de São Sebastião durante a perseguição do imperador romano Valeriano em 257.