La costruzione della chiesa venne affidata a Michelangelo, all'epoca 86enne. Dopo la morte dell'artista il progetto perse rapidamente la sua unità architettonica per tramutarsi in una struttura informe. Seriamente rimaneggiata nel XVIII sec. dall'architetto napoletano Luigi Vanvitelli, la chiesa perse la facciata nel XX sec. per far risorgere in maniera insolita la nudità grezza dell'ex calidarium delle terme. All'interno il transetto consente di immaginare l'ampiezza solenne delle sale antiche.