Le premier carillon de la cathédrale Saint-Pierre est construit en 1749. Il est constitué de huit timbres (et non pas de cloches) commandés par une horloge. Il comporte sept airs inspirés de la musique italienne, un par jour de la semaine. A l'époque révolutionnaire, on lui adjoint d'autres cylindres qui permettent de jouer de nouveaux morceaux, comme la Carmagnole. En 1830, le carillon cesse d'être utilisé à cause de sa vétusté. Il est remis en état en 1849 grâce à un legs de Gabriel Gallot. Le Consistoire effectue les réparations et donne à la Ville de Genève le solde du legs et le carillon, à charge pour elle de l'entretenir. A cette époque, le nouveau carillon joue quatre airs : le Ranz des Vaches, Cé qu'é l'ainô, un air du Devin du Village de Rousseau et un air du Petit Chaperon rouge de Boïeldieu. Une nouvelle réparation est nécessaire en 1879.
C'est en 1930 que le premier carillon cesse définitivement de fonctionner. Il est remplacé l'année suivant par un carillon muni de cloches, construit en collaboration par la Fonderie Rüetschi, d'Aarau (Argovie) et la Maison Paccard, d'Annecy-le-Vieux (Haute-Savoie). Il comprend seize cloches disposées dans la flèche de la cathédrale autour d'une dix-septième cloche, celle des heures. Il fonctionne grâce à deux systèmes de frappe. Le premier est celui du carillon automatique régi par l'horloge. A l'extérieur de chaque cloche est fixé un marteau relié à une sorte de boîte à musique géante, elle-même mise en mouvement par l'horloge. Des cylindres agissent sur les cloches, faisant ainsi entendre onze mélodies différentes qui reviennent à dates fixes. Ces mélodies sont les suivantes : Terres des Monts neigeux (Otto Barblan), Air pour Cloches (Jean-Jacques Rousseau), Prière patriotique (Emile Jacques-Dalcroze), Psaume des Camisards, Ranz des Vaches, Air du Devin du Village (Jean-Jacques Rousseau), Cantique suisse (Albert Zwyssig), Le Petit Chaperon rouge (François-Adrien Boïeldieu), Ballet des Faucheurs, de la fête des Vignerons de 1889 (Hugo de Senger), Choral de Luther, Cé qu'é l'ainô.
Le deuxième est celui des cloches frappées par le carillonneur qui dispose d'un clavier et d'un pédalier. Des fils de fer relient les touches aux cloches et sont fixés aux battants qui en heurtent la panse.
En 1986, on refait la transmission du clavier aux cloches. A cette occasion, deux nouvelles cloches dédiées à Pierre Segond, carillonneur pendant cinquante ans, sont offertes par la Ville de Genève. On en profite aussi pour réviser le clavier et rendre jouable la cloche des heures depuis le clavier, avec la possibilité de se passer des cylindres.
Le 30 mai 1990, le douzième air du carillon est offert par le Conseil d'Etat. Il s'agit de la marche des clefs de Saint-Pierre d'Henri Dès. Dès lors, le carillon bénéficie de douze mélodies pour les douze mois de l'année.
Le 23 mai 1991, l'association des amis de la cathédrale offre la vingtième cloche
Depuis 1933, le carillonneur est mandaté par la Ville de Genève, propriétaire du carillon et chargée de son entretien, pour jouer quatre fois l'an, lors des fêtes commémoratives :
- le 1er juin (1814, arrivée des suisses au port noir)
- le 1er août (1291, fondation de la Confédération suisse)
- les 11-12 décembre (1602, Escalade)
- le 31 décembre (1813, Restauration genevoise).
Trois carillonneurs se sont succédés sur le deuxième carillon de Saint-Pierre :
Roger Vuataz, compositeur et organiste (1933-1943)
Pierre Segond, organiste (1944-1994)
François Delor, organiste (depuis 1995)
