La chiesa è oggi inserita in edifici civili che ne hanno sacrificato la facciata. Dell'antica costruzione, in stile romanico, si sono conservate le mura dell’abside e dalle absidiole laterali, decorate con lesene ed archetti pensili in cotto. Le strutture murarie utilizzano laterizi e ciottoli del fiume.
L'interno presenta tre navate. Quella centrale è scandita da pilastri cruciformi addossati alle pareti e si interrompono a due terzi di altezza, dove l'edificio venne sopraelevato nel XIII sec. Le due navate laterali, di piccole dimensioni, sono coperte da volte realizzate nel seicento, ad eccezione della navatella sud (presso l'absidiola) che conserva una rudimentale volta a crociera dell'XI secolo, raro esempio rimasto nel nord Italia.
La chiesa fu infatti fondata esattamente 10 secoli or sono dai conti di Pombia, i funzionari imperiali che amministravano e controllavano a quell’epoca tutto il territorio novarese, valsesiano, cusiano e ossolano.
Verso la metà del secolo XII, la chiesa di san Pietro fu donata (per iniziativa di papa Innocenzo II) all’ordine benedettino di Cluny, entrando così a far parte di una vera e propria rete di chiese, priorati ed abbazie estesa a tutta l’Europa occidentale (Francia, Spagna, Svizzera, Italia settentrionale).
All’interno del san Pietro di Carpignano è tornato in luce, con i recenti restauri, un vero e proprio tesoro artistico: gli splendidi affreschi dell’abside centrale, eseguiti negli anni dal 1140 al 1160. Si tratta di un’opera pittorica unica (nello stile e nei contenuti teologici e dottrinari) non solo nel Novarese o in Piemonte ma, come recenti studi hanno sottolineato, in tutta l’Italia del Nord e con pochi termini di confronto anche in Europa.