Die im 12. Jahrhundert auf kreisrundem Grundriss errichtete Rundkirche St. Johannes zählt zu den den wertvollsten romanischen Rundbauten in Österreich. Sie entstand über den Fundamenten eines wahrscheinlich aus der zweiten Hälfte des 11. Jahrhunderts stammenden Vorgängerbaus, der möglicherweise die erste Pfarrkirche von Petronell war. Über den romanischen Bau des 12. Jahrhunderts werden in der Forschung verschiedene Meinngen vertreten: Der einen Auffassung zufolge entstand sie um 1200 als einheitlicher Neubau, der sich in dieser Form im Wesentlichen erhalten hat, nach der anderen Forschungsmeinung wurde sie in zwei Phasen ca. 1130 und ca. 1230 errichtet. 
Unterschiedlichste Säulen und Kapitelle sowie ein profilierter Rundbogenfries und ein romanisches Stufentor mit je 4 Halbsäulen mit Würfelkapitellen am Außenbau sowie Teile der Architektur des Innenraums zeugen von den Innovationen der Romanik.
Im 16. Jahrhundert wurde eine sechzehneckige, nach innen geöffnete Galerie, im 17. Jahrhundert eine Scheinkuppel (anstelle des ursprünglichen, 1696 abgebrochenen Rippengewölbes) eingebaut. Das Kegeldach sowie zwei hölzerne Figuren, die Heiligen Joachim und Anna darstellend, stammen ebenfalls aus der Zeit um 1700. Heute beherbergt die Kirche die Gruft der Abensperg-Traun.