Świątynia ta powstała nad grobem św. Agnieszki z inicjatywy papieża Honoriusza I, w miejscu zniszczonej bazyliki z IV wieku. Na przestrzeni lat bazylika była przebudowywana i wzbogacana przez papieży Hadriana I i Leona III. Obecna forma kościoła pochodzi z VII wieku, kiedy to prace konserwatorskie zainicjował kardynał Alessandro Ottaviano de' Medici (późniejszy papież Leon XI). Relikwie św. Agnieszki oraz innych męczenników zostały tu sprowadzone i złożone pod głównym ołtarzem w roku 1615.
Kościół ma konstrukcję 3-nawową, z trzema kaplicami w każdej. Podziwiać tu możemy np. piękne marmurowe rzeźby Andrea Bregno (XV w.), freski z XV w. oraz najcenniejsze i najstrasze (powstała w latach 625 - 638) dzieło w bazylice - mozaikę przedstawiającą św. Agnieszkę i papieży św. Symmachusa i Honoriusza I, będącą przykładem wpływów bizantyjskich.
W podziemiach bazyliki znajdują się rozległe (długość korytarzy – 5km) katakumby odkryte w latach1865–1866.
