Sorta nel XII secolo per volere di Callisto II fu ricostruita nel 1652 da Carlo e Girolamo Rinardi per essere ultimata da Francesco Borromini, [1653-57] il quale ideò la facciata concava a ordine unico di pilastri e colonne. I campanili gemelli, sul disegno del Borromini, furono realizzati da Antonio Del Grande e Giovanni Maria Baratta.
L'interno è disposto su pianta a croce greca, ideata da Carlo Rainaldi, col braccio trasversale più lungo di quello longitudinale.
Sulla cupola è disposto l'affresco della 'Gloria del Paradiso' di Ciro Ferri [1659]. I pennacchi con le virtù cardinali furono dipinti da Giovan Battista Gaulli. [1665]
Nel primo altare, partendo da destra, 'Morte di S.Alessio' di Giovanni Francesco Rossi. Nel secondo sculture di Ercole Ferrata con 'S.Agnese tra le fiamme' e 'S.Emerenziana'. Nel terzo 'Sacra Famiglia e angeli' di Domenico Guidi. Nel quarto la scultura del 'Martirio di S.Cecilia' di Ercole Antonio Raggi. Nel quinto statua di S.Sebastiano di Pietro Paolo Campi. Nel sesto 'S.Eustachio tra le belve' rilievo di Melchiorre Caffà ultimata dal Ferrata. Il monumento funebre di Innocenzo X vicino all'ingresso è di G.B.Maini. [1730]
Nel sotterraneo sono visibili dei resti dell'antico Stadio di Domiziano, un pavimento romano a mosaico e degli affreschi medioevali. All'altare è collocato 'Il miracolo dei capelli di S.Agnese', gruppo scultoreo di Alessandro Algardi [1653]
