L'edificio sorse sotto l'episcopato di san Pomponio (524-532) come basilica paleocristiana su una struttura di epoca romana, probabilmente un tempio dedicato a Diana; la chiesa attuale fu eretta tra 1653 e il 1678 su progetto di Cosimo Fanzago che la riedificò in chiave barocca. Notevole è la facciata il cui frontone è stato rimosso in seguito alla seconda guerra mondiale. Essa presenta un portale realizzato da Pietro Sanbarberio nel 1675.

Ulteriori restauri furono compiuti tra il XVIII ed il XIX secolo; inoltre, nel 1803 il complesso conventuale venne adibito a caserma dei pompieri. I bombardamenti della seconda guerra mondiale colpirono gravemente la struttura religiosa ed il restauro fu portato a termine nel 1976. La chiesa è rimasta chiusa per decenni; ad oggi risulta riaperta ed è visitabile, ma svolge la funzione di auditorium.

Venne chiamata "della Pietrasanta" perché all'interno veniva custodita una pietra che, quando la si baciava procurava l'indulgenza. La tradizione vuole che vi sia stato sepolto papa Evaristo.

L'interno, a pianta combinata che pone particolare attenzione sulla spazialità creata dal gioco delle volte a calotta e cupole, presenta una decorazione in stucco con ordine gigante di lesene corinzie. La pavimentazione in maiolica risale al XVIII secolo e fu realizzata da Giuseppe Massa. In una cappella furono collocate sculture di Matteo Bottiglieri.