L'attuale chiesa fu inizialmente progettata da Onorio Longhi grazie ad una donazione del cardinale milanese Luigi Alessandro Omodei. La novità del progetto fu la scelta, per il presbiterio, di un ampio deambulatorio dietro l'altare maggiore, volutamente ispirato all'architettura del duomo di Milano.

Il cantiere continuò a rilento per mancanza di fondi; da segnalare il breve coinvolgimento di Borromini e quello, più continuativo, di Martino Longhi il Giovane, che eseguì un disegno non realizzato per una facciata concava serrata tra due campanili cilindrici scanditi da un affollamento di colonne in travertino.

Dal 1906, la cura della basilica è affidata ai sacerdoti dell'Istituto della Carità.

In questa basilica sono stati ordinati vescovi Angelo Giuseppe Roncalli, il 19 marzo 1925, e Clemente Riva, il 22 giugno 1975. Riva nel 1966 ne era stato Rettore.

La chiesa è diventata basilica minore con il breve Lombardi in Urbe di papa Pio XI del 21 dicembre 1929.