Basiilika asub samanimelisel tänaval ja on ehitatud kohale, kus legendi kohaselt püstitas algse ehitise keiser Constantinuse ema Püha Helena. Tegelikkuses asusid sellel alal Ceres'ile pühendatud paganliku templi varemed. Siin asutasid basiilianistlikud nunnad, kes olid 8. sajandil Konstantinoopolist põgenenud koos püha Gregoriuse säilmetega, Napoli piiskopi Stefanus II käsul Fondaco di San Gregorio, mis liideti hiljem 1225. aastal Püha Sebastiani ja Püha Pantaleoni kloostritega. Pärast Trenti kirikukogu tegi vastureformatsiooni rangemad reeglid vajalikuks ehitada nunnade jaoks uus hoone. Selle "rände" tunnistuseks on säilinud sild, millest hiljem sai kellatorn, mis ühendab neid kahte ehitist. Aastatel 1574-1580 usaldati Fulvia Caracciolo ja tädi Lucrezia huvi tõttu Vincenzo della Monica ja Giovan Battista Cavagnile uue kiriku ja kloostri ehitamine, mida hiljem, 1694. aastal, laiendas Francesco Antonio Picchetti. Tööde lõppedes jäi vanast hoonest alles vaid Idria kabel, kuhu pääseb kloostrist. 18. sajandil rikastati kirikut tüüpiliste neapolise barokkstiilis elementidega, nagu stukk, marmor ja messing. Kirikusse paigaldati ka orel ja kaks nikerdatud puidust kooripulti, mille autoriks oli arhitekt Niccolò Tagliacozzi Canale, kes töötas kiriku ehitusel aastatel 1730-1750.Fassaadil on neli Toscana pilastrit ja kolm kaarjas akent, mille kohal oli algselt tümfoon, mis hiljem asendati kolmanda arhitektuurikorraga. Peaportaal pärineb 16. sajandi lõpust ning kolme tiiva igas sektsioonis on reljeefselt nikerdatud Püha Laurentsius, Püha Stefanus ja evangelistid. Esialgse aatriumi taga on mälestustahvlid, mis meenutavad kiriku pühitsemist (1579), San Gregorio Armeno pühitsemist ja Pius IX visiiti 1849. aastal.
