Opera di Antonio da Sangallo il Giovane, nella prima fase della sua attività. La chiesa si trova a pochissima distanza dalla colonna Traiana e insiste sui resti del Tempio del Divo Traiano, voluto dall'imperatore Adriano nel II secolo.

L'architettura è caratterizzata da paraste in travertino che risaltano sulle murature in mattone e ed è notevole per la grande bellezza delle proporzioni ed il nobile effetto prodotto con molta semplicità. Il progetto è infatti caratterizzato da volumi semplici sovrapposti: il corpo di fabbrica principale a pianta quadrata che è articolato con le nicchie e le paraste dell'ordine inferiore, sormontato dal volume ottagonale del tamburo scandito dall'ordine superiore. Il tutto è sormontato da una cupola, costituita da due calotte molto distanti tra loro, aggiunte da Giacomo Del Duca, allievo di Michelangelo (a partire dal 1582). La lanterna, dalla conformazione molto elaborata è stata soprannominata dal Milizia la "gabbia dei grilli".

Sulla facciata c'è una Madonna della scuola di Andrea Sansovino mentre gli angeli che si trovano sulle porte laterali sono di Jacopo del Duca. L'interno è di forma ottagonale con quattro cappelle con altari e la con la tribuna dell'altare maggiore in asse con l'entrata principale. Nel XIX secolo l'edificio fu restaurato da Luca Carimini e completato con l'aggiunta della canonica di Giuseppe Sacconi. All'interno della chiesa è conservata la scultura raffigurante santa Susanna, una delle principali opere di François Duquesnoy, detto Il Fiammingo, da lui eseguita intorno al 1640.