A basílica érguese na rúa do mesmo nome e foi construída no lugar onde, segundo a lenda, xa estaba presente a estrutura orixinal erixida por Santa Helena, nai do emperador Constantino. En realidade, na zona atopáronse as ruínas do templo pagán dedicado a Ceres. Aquí, as monxas basilianas, fuxidas de Constantinopla no século VIII coas reliquias de San Gregorio, fundaron, por orde do bispo de Nápoles Stefano II, o Fondaco di San Gregorio que, posteriormente, en 1225, uniuse ao mosteiros de San Sebastiano e San Pantaleone. Despois do Concilio de Trento, as normas máis estritas da contrarreforma fixeron necesaria a construción dunha nova estrutura para albergar as monxas. Como testemuño desta “migración”, queda a ponte, que despois se convertería en campanario, que une as dúas estruturas. Entre 1574 e 1580, grazas ao interese de Fulvia Caracciolo e a tía Lucrezia, a Vincenzo della Monica e Giovan Battista Cavagni encomendáronse a construción da nova igrexa e do novo mosteiro, ampliado posteriormente en 1694 por Francesco Antonio Picchetti. Ao remate das obras, da antiga estrutura só quedou a Capela de Idria, á que se accede dende o claustro. No século XVIII a igrexa enriqueceuse con elementos típicos do barroco napolitano, como estuco, mármore e latón. Tamén estaba equipado cun órgano e dous coros en madeira tallada polo arquitecto Niccolò Tagliacozzi Canale que traballou na estrutura entre 1730 e 1750.A fachada ten catro pilastras toscanas, con tres grandes ventás de arco que foron rematadas orixinalmente por un tímpano, substituída posteriormente por unha terceira orde arquitectónica. O portal principal data de finais do século XVI e, en cada compartimento das tres portas, están tallados en relevo San Lorenzo, Santo Stefano e os Evanxelistas. Tras pasar o adro inicial, hai placas conmemorativas en lembranza da consagración da igrexa (1579), da dedicatoria a San Gregorio Armeno e da visita de Pío IX en 1849.
