A Igreja de S. Rosa foi reconstruída em 1850 no local de um templo pré-existente pertencente às freiras Clarisse, por iniciativa do então bispo da cidade. No lugar do edifício atual estava uma pequena igreja e um mosteiro, inicialmente nomeado em homenagem a Santa Maria, liderada pelas pobres Irmãs de Santa Damião de Assis (nome da primeira ordem monástica feminina, também chamada de Damianitas, chamada de Clarissas pobres após a canonização de Santa Clare na Catedral de Anagni). No antigo complexo, do qual não temos notícias de 1235, em 1258, o Papa Alexandre IV (1254-1261) tinha o corpo de S. Rosa (que já havia, nas proximidades da igreja de S. Maria in Poggio, também conhecida como a Igreja de Crocetta) movidos, e, no meio do século seguinte, a nova dedicação ao santo que se tornou a padroeira da cidade de Viterbo. O templo primitivo, destruído pela primeira vez em 1350, foi admiravelmente afresco por Benozzo Gozzoli em meados do século XV, com a representação de episódios da vida de S. Rosa. Após o radical obra de reconstrução e ampliação da igreja, realizado em meados do século Xvii, obras-primas foram perdidos: há atualmente nove cópias aquarela, no museu da cidade; dois dos preparatórios, desenhos feitos a partir da mesma Gozzoli para a igreja de clarissas, mesmo se você nunca transferidos a fresco, estão no Museu Britânico de Londres e o gabinete de Gravuras em Dresden. A reconstrução do edifício, em meados do século xix, foi inspirado pelas formas do século xvi a Igreja de S. Maria delle Fortezze (hoje quase destruída), de acordo com uma combinação do final do Renascimento e neoclássico que não conseguiu reviver a antiga espiritualidade do lugar. Para a estrutura, inteiramente feita de pimenta, em 1913 o arquiteto A. Foschini adicionou a nova cúpula, maior do que a anterior, com uma cobertura impressionante de majolica (mais tarde escondida por Placas de chumbo).
Segundo a lenda, S. Rosa implorou apaixonadamente para ser admitido à ordem das Clarissas pobres, nunca tendo sucesso na intenção por ser considerado um rebelde. Alguns anos depois de sua morte, o Papa Alexandre IV, depois de tê-la tido várias vezes em um sonho, tentou glorificar sua memória, fazendo com que seu corpo se movesse perto do lugar tão querido para ela. Este episódio faz alusão à celebração do "transporte" do chamado "máquina de Santa Rosa", que acontece a cada ano em Viterbo: uma enorme construção de papier-mâché, na forma de uma torre sineira foi transportado para as ruas da cidade, desde a igreja de S. Sisto para o santuário de santa Rosa, para alcançar o que a tradição quer que os "porteiros" para fazer as escadas correndo. A Igreja de Viterbo é também conhecida por ter ao lado a casa onde S. Rosa nasceu em 1233 e onde morreu em 1252, anexada ao santuário em 1661 por ordem das Freiras.