Bazilika stojí ve stejnojmenné ulici a byla postavena na místě, kde podle legendy původní stavbu postavila svatá Helena, matka císaře Konstantina. Ve skutečnosti na tomto místě stály ruiny pohanského chrámu zasvěceného Ceres. Zde baziliánky, které v 8. století uprchly z Konstantinopole s relikviemi svatého Řehoře, založily na příkaz neapolského biskupa Štěpána II. klášter Fondaco di San Gregorio, který byl později v roce 1225 připojen ke klášterům svatého Šebestiána a svatého Pantaleona. Po Tridentském koncilu bylo kvůli přísnějším pravidlům protireformace nutné vybudovat novou stavbu pro umístění jeptišek. Důkazem tohoto "stěhování" je most, z něhož se později stala zvonice a který obě stavby spojuje. V letech 1574-1580 byli díky zájmu Fulvie Caracciolo a tety Lucrezie pověřeni Vincenzo della Monica a Giovan Battista Cavagni stavbou nového kostela a kláštera, který později v roce 1694 rozšířil Francesco Antonio Picchetti. Na konci prací zůstala ze staré stavby pouze kaple Idria, přístupná z křížové chodby. V 18. století byl kostel obohacen o typické neapolské barokní prvky, jako jsou štuky, mramor a mosaz. Byl také vybaven varhanami a dvěma vyřezávanými dřevěnými chórovými lavicemi od architekta Niccolò Tagliacozziho Canaleho, který na stavbě pracoval v letech 1730 až 1750.Průčelí má čtyři toskánské pilastry se třemi obloukovými okny, které byly původně zakončeny tympanonem, později nahrazeným třetím architektonickým řádem. Hlavní portál pochází z konce 16. století a v každém oddělení tří křídel jsou reliéfně vytesáni svatý Vavřinec, svatý Štěpán a evangelisté. Za úvodním atriem se nacházejí pamětní desky připomínající vysvěcení kostela (1579), zasvěcení San Gregorio Armeno a návštěvu Pia IX. v roce 1849.
