La basilica sorge sul luogo del martirio del santo, morto durante le persecuzioni di Valeriano nel 258 d.C. Costruita per volere di Sisto III [432-40] venne restaurata tra il 1281 e il 1287 durante il pontificato di Pasquale II ed in seguito nel 1606 quando la chiesa venne affidata ai Chierici Regolari Minori. Il restauro del 1600 fu opera di Cosimo Fanzago mentre nel 1858 l'architetto Busiri Vici aggiungerà all'interno due cappelle ed eliminerà le decorazioni barocche. La facciata è a capanna, con timpano triangolare e grande oculo centrale, preceduta da un portico architravato, con sei colonne di granito con capitelli ionici e pilastri angolari con capitelli corinzi che accoglie frammenti marmorei e iscrizioni soprattutto medievali. All'esterno della chiesa, sulla sinistra, il campanile romanico a cinque ordini.
L'interno è diviso in tre navate. Nella seconda cappella a destra, disegnata da Carlo Rainaldi, dipinti di Jan Miel. Nel terzo pilastro il monumento di Nicolas Poussin, fatto eseguire da Chateaubriand [1829-30] con busto di Paul Lemoyne e rilievo di Louis Desprez. Nella seguente Cappella Fonseca
disegnata da Gian Lorenzo Bernini è collocata l'Annunciazione di Ludovico Gimignani e il busto marmoreo di Gabriele Fonseca scolpito dallo stesso Bernini. [1668-1673] L' altare maggiore è opera di Carlo Rainaldi. Dietro è collocato il Gesù Crocifisso di Guido Reni mentre il coro è decorato con 'Vergine e santi' di Placido Costanzi. Lungo la navata sinistra nella quinta cappella il dipinto 'Morte di S.Giacinta Marescotti' di Marco Benefial, mentre 'Vestizione e tentazione di S.Francesco' e gli affreschi della volta sono di Simon Vouet. [1624] Nella quarta cappella 'San Giuseppe' di Alessandro Turchi, nella seconda 'San Carlo Borromeo' di Carlo Saraceni. Nella prima cappella è situato il battistero per opera di Giuseppe Sardi [1721]
Nei sotterranei della basilica si conservano testimonianze architettoniche risalenti al II secolo
