L’église Saint-Pierre-aux-Nonnains est un édifice religieux datant de la fin du IVe siècle situé au centre-ville de Metz en Moselle.
À l’époque romaine, le bâtiment est utilisé comme palestre et intégré à un ensemble thermal. On reconnaît les murs romains à leurs chaînages de briques, séparant des rangées de pierres taillées.
Sur la fondation de l’édifice actuel, la datation est relativement certaine. Les datations archéologiques convergent vers le IVe siècle. Des briques estampillées portant respectivement les mots CAPI, CAPOX, ADJUTEX ou ADJUTICE ont en effet été trouvées dans les murs de Saint-Pierre-aux-Nonnains.
Au VIIe siècle, l’édifice est aménagé pour le culte chrétien, et reçoit une balustrade en pierre de taille, ou chancel, pour séparer le chœur de la nef. Ce chancel est actuellement conservé aux musées de Metz.
L'édifice devient la chapelle d’une abbaye de bénédictines.
La nef romane est construite vers l’an 1000, ce qui correspond à l’époque ottonienne pour le Saint-Empire romain germanique dont Metz fait alors partie. Sur la fondation précise de l’église paléochrétienne, dans les murs de l’ancien palestre, la datation est incertaine, mais l’hypothèse la plus couramment retenue est celle d’une fondation paléochrétienne datant du VIIe siècle.
L’église du monastère est installée dans une salle mono-nef, mesurant extérieurement 36,8 mètres par 20 mètres.
À l’est, elle est dotée d’une abside extérieurement polygonale et semi-circulaire de l’intérieur. La salle est accessible à l’ouest par une porte monumentale.