Eretta all'inizio del XVII secolo, fu abbellita successivamente da una facciata realizzata da Ercole Fichi. I fratelli Rolli, alla fine del 1600, realizzarono numerose decorazioni pittoriche che narrano la storia di san Paolo ad Atene.

Sono presenti opere dei maggiori maestri bolognesi (Guercino e Giuseppe Maria Crespi). Spicca, in particolare, il Paradiso di Lodovico Carracci.

Il gruppo scultoreo dell'altare maggiore è opera di Alessandro Algardi. Dopo essere stata chiusa in periodo napoleonico, venne riaperta al culto nel 1819. Fu eseguito un restauro da Angelo Venturoli.