Die Kirche besaß bereits 1708 eine Orgel, deren Ausmaß unbekannt ist. In den Jahren 1733 und 1748 gab es Reparaturen und Planungen für den Neubau einer Orgel im Zuge des Umbaus der Kirche im barocken Stil. 1765 wurde eine neue Orgel errichtet, deren Erbauer und Größe unbekannt sind.
1856 wurde eine neue Orgel durch August Ferdinand Wäldner aus Halle erbaut. Diese Orgel besaß einen 4′-Prospekt und kostete 350 Taler. Sie blieb bis 1936 in Gebrauch.
1936 wurde die Wäldner-Orgel abgebaut und durch eine pneumatische Kegelladenorgel von Wilhelm Rühlmann ersetzt. Diese Orgel, das Opus 461, besaß 11 Register auf zwei Manualen und Pedal. Sie wurde 1964 beim Brand der Kirche zerstört.
2011 wurde eine Orgel eingebaut, die ursprünglich aus der Kirche in Battgendorf bei Kölleda stammt. Diese Orgel, die bereits in der Barfüßerkirche in Erfurt stand, wurde aufwendig überholt und in der St. Petrus Kirche aufgestellt. Sie besitzt zehn Register auf zwei Manualen und Pedal und rund 700 Pfeifen. Der Prospekt ist reich mit floralem Schnitzwerk und Putti verziert, was dem schlichten Innenraum der Kirche einen edlen Akzent verleiht.
Die Orgel hat eine warme, runde und transparente Klangfarbe. Das erste Manual enthält eine Rohrflöte 8′, einen Principal 4′, eine Waldflöte 2′ und eine Mixtur 3-fach. Das zweite Manual besitzt ein Gedackt 8′, eine Spitzflöte 4′, einen Principal 2′ und eine Sesquialtera 2-fach. Das Pedal verfügt über einen Subbass 16′ und ein Gemshorn 8′. Diese Registerkombination ermöglicht eine Vielzahl von klanglichen Variationen und Solomöglichkeiten.
Der hallesche Barockkomponist Samuel Scheidt wurde hier getraut. Seit dem Einbau der neuen Orgel hat die Kirche zahlreiche Konzerte und musikalische Veranstaltungen beherbergt. Diese Konzerte bieten ein breites Spektrum von barocker Musik bis hin zu modernen Interpretationen und locken Musikliebhaber aus der ganzen Region an.
Die Orgel in der St. Petrus Kirche Wörmlitz bietet eine vielfältige klangliche Palette, die von sanften und weichen Tönen der Rohrflöte 8′ bis hin zu den strahlenden und klaren Klängen der Mixtur 3-fach reicht. Die Gedackt 8′ und Spitzflöte 4′ sorgen für eine ausgewogene Klangbalance im Oberwerk, während die tiefen Töne des Subbasses 16′ im Pedal für eine kräftige und tragende Basis sorgen.
Die Sesquialtera 2-fach bringt zusätzliche klangliche Vielfalt und kann sowohl für solistische als auch für harmonische Zwecke eingesetzt werden. Insgesamt vereint die Orgel die Eigenschaften einer traditionellen Barockorgel mit einer feinen Klangbalance und variablen Einsatzmöglichkeiten.