Le sanctuaire de Cluny II 
Ces vestiges appartiennent au choeur de la deuxième église abbatiale, appelée Cluny II et consacrée en 981. La dalle carrée supportait un autel qui abritait l'urne avec les reliques des saints apôtres Pierre et Paul. Rapportées d'Italie par l'abbé Mayeul dans la deuxième moitié du Xe siècle. Leur présence font de Cluny un lieu de pèlerinage important.
Dans les quatre trous aux angles de la dalle s'inséraient les colonnes d'un ciborium, un baldaquin qui signalait l'importance du sanctuaire. C'est pourquoi le choeur de Cluny II sera conservé jusqu'au XVIIIe siècle, sous l'appellation de chapelle Saint-Pierre-1e-Vieil. 
Le chevet et le choeur ont été plusieurs fois remaniés entre le Xe et le début du XIIe siècle. Au départ, l'église présentait des caractéristiques carolingiennes à trois vaisseaux, avec des murs de séparation entre chacun d'eux, et un choeur surélevé au-dessus d'une crypte à abside. Dans son dernier état médiéval, l'espace du choeur est ouvert et situé au même niveau que la nef et le transept, et le chevet présente trois absides, des caractéristiques de l'architecture romane appliquées dans d'autres édifices clunisiens de la même époque.