В ночь с 20 на 21 декабря 1326 года он скончался. Услышав о преставлении святителя, князь Иван Данилович поспешил возвратиться в город. Святителя похоронили в строящемся Успенском соборе, а Иван Данилович Калита сильно горевал и печалился, ибо потерял не только духовного наставника, но и верного друга.
Уже во время погребения митрополита Петр явил людям свидетельство своей святости. Некий человек, одержимый неверием, в мыслях своих стал поносить умершего митрополита. И вдруг увидел святителя сидящем на одре и благословляющим на обе стороны народ во все время, пока его несли к гробнице. А спустя несколько дней у гробницы исцелилось несколько болящих. Князь Иван Данилович повелел записать свидетельства о чудесах и начать почитать митрополита Петра как святого. А в 1339 году святость русского митрополита подтвердил специальной грамотой константинопольский патриарх Иоанн XIV.
Так Москва обрела своего первого святого — угодника Божиего и небесного покровителя. Мощи святителя Петра, хранящиеся в Успенском соборе Московского Кремля, до сей поры являются одной из главных русских святынь.
А люди того времени, увидев, что Москве утверждается святость, постепенно начали верить и в особую Божию избранность Московского княжества. И эта вера сыграла важную роль в том, что сама Москва смогла со временем исполнить возложенную на нее миссию спасения Руси от ордынского владычества.
От святителя Петра сохранилось три послания. Первое к священникам с увещанием достойно проходить пастырское служение, усердно пасти духовных чад. Оно заканчивается изложением церковного законоположения о вдовых священниках: с целью ограждения их от нарекания и соблазнов им предлагалось поселяться в монастырях, а дети должны были определяться на воспитание и обучение в монастырские школы. Во втором послании Святитель призывает священников быть истинными пастырями, а не наемниками, заботиться об украшении себя христианскими и пастырскими добродетелями. В третьем послании святитель Петр снова дает наставления священникам об их пастырских обязанностях, а мирян увещает исполнять заповеди Христовы.
Первое перенесение мощей святителя Петра состоялось 1 июля 1472 года. Связано оно было с началом строительства нового Успенского собора во время правления великого князя Ивана III Васильевича. Стены нового храма поначалу возводились вокруг старого, и когда эти стены поднялись в рост человека, прежнюю церковь разобрали полностью до основания. Тогда же из старого собора были перенесены мощи святителей Киприана, Фотия и Ионы (29 мая) и святого Петра, чудотворца Московского (1 июля). На время работ на месте алтаря строящегося храма была возведена деревянная церковь во имя Успения Божией Матери, которая и стала временным пристанищем для святых мощей.
Окончание же строительства нового Успенского собора в 1479 году вылилось в грандиозный праздник. На весь город и на все монастыри и церкви от имени великого князя раздали щедрую милостыню. А 24 августа 1479 года, при огромном стечении народа, в новый Успенский собор перенесли мощи святителя Петра. Тогда же решено было объявить этот день церковным праздником. Через несколько дней перенесли мощи и других московских святителей.
И до сего дня мощи святого Петра, чудотворца Московского являются важнейшей святыней Русской Православной Церкви.