Sul luogo sorgeva già dal XIII secolo una pieve dedicata alla Madonna, ove nel 1267 vi fu ordinato sacerdote frà Nicola da Castel Sant'Angelo, futuro San Nicola da Tolentino. Nel 1461 la chiesa venne elevata a prepositurale dal Vescovo Gaspare Zacchi e nel 1466 vi predicò San Giacomo della Marca.
A partire dal 1481 la chiesa venne ristrutturata e il campanile ricostruito. Elevata a collegiata nel 1530 da papa Clemente VII, era la chiesa più importante della città, ma divenne presto troppo piccola per la crescente comunità, così si presso un altro edificio maggiore sulla piazza centrale, l'attuale Duomo.
Dal 1664 la chiesa fu affidata ai Filippini che, col lascito dell’arciprete Angelo Gentiloni, ricostruirono l'edificio a partire dal 1685. L'architetto fu Giovan Battista Contini che conservò la parte inferiore della facciata e la parete destra, romaniche, e la base del campanile, rinascimentale. Si mantenne anche la pianta a navata unica con abside semicircolare. L'interno venne completamente rinnovato, dotato di cappelle laterali a nicchia e di una fastosa decorazione barocca a stucchi e affreschi che rappresentano Scene bibliche e figure allegoriche. Il nuovo edificio fu consacrato dal Vescovo osimano Opizio Pallavicini nel 1694 e dedicato a San Filippo Neri.
La scenografica decorazione della volta è opera del pittore anconetano Pier Simone Fanelli in collaborazione con Paolo Marini. Tutto il presbiterio è stato decorato dal pittore Paolo Marini da San Severino Marche (1642-1695). Sul catino absidale è l'affresco con la Caduta della manna nella volta, il Sacrificio di Isacco, nei quattro pennacchi, sono le figure femminili delle allegorie delle Virtù Cardinali: "Giustizia", "Temperanza", "Fortezza" e "Prudenza". Conserva inoltre pregevoli pitture di Calandrucci, Carlo Maratta, Conca, Cignani.
Si consiglia di verificare la corrispondenza degli orari di apertura contattando direttamente la struttura.
