La basilique de Santa Croce in Gerusalemme (Sainte Croix à Jérusalem) est également appelée Heleniana ou Sessoriana. Il se dresse sur la zone précédemment occupée par le Sessorium, un complexe résidentiel appartenant à l'empereur, commencé dans la première moitié du troisième siècle après J.-C., qui comprenait le véritable palais, un cirque et un amphithéâtre (actuellement appelé Anfiteatro Castrense), engloutis de les murailles auréliennes. Plus tard, le palais devint la résidence d'Hélène, mère de Constantin.

Vers la première moitié du IVe siècle, Constantin fit de l'atrium du palais une basilique où conserver les reliques de la Sainte-Croix, apportée à Rome par Hélène après un voyage en Palestine. La basilique originale est une salle rectangulaire qui présente trois nefs transversales.

Il fut restructuré en 1144 par le pape Lucius Deux, qui le divisa en trois nefs longitudinales, construisit un portique (narthes), le clocher en brique qui subsiste encore et le cloître du monastère qui s'était élevé à côté de l'église depuis le Xe siècle.

Des interventions importantes sur les plafonds des nefs et sur les décorations murales ont été promues à la fin du XVe siècle par le cardinal espagnol Carlvajal, qui les a commandées à un cercle d'artistes, à qui les noms de Melozzo da Forlì et Antoniazzo Romano se distinguent.

La basilique a pris son aspect actuel au XVIIIe siècle, lorsque le pape Benoît XI (XIVe Lambertini) (1740-1758) a commandé la construction d'une nouvelle façade et la restauration de l'intérieur aux architectes Domenico Gregorini et Pietro Passalacqua.

La façade en travertin est l'un des chefs-d'œuvre du baroque tardif romain et montre l'influence évidente de Borromini sur l'alignement dynamique des surfaces concaves et convexes. Il est divisé en trois secteurs par un seul ordre de pilastres et surmonté d'un tympan curviligne avec une balustrade et des statues des évangélistes Helena et Constantine.

Le clocher roman en brique avec des paires de fenêtres à double lancette datant de l'époque de Lucius II (XIIe siècle) se détache sur la droite. Le portail central mène à un atrium elliptique avec un petit dôme, des colonnes de granit et un couloir annulaire, qui est également une œuvre de Gregorini et de Passalacqua.

L'intérieur est constitué de trois nefs délimitées par douze colonnes de granit antiques, dont quatre ont été englobées par des piliers lors de la restauration du XVIIIe siècle. La restauration a également introduit des pilastres, des décorations en stuc et le plafond en bois, dont le centre est orné d'une grande toile peinte par Corrado Gianquinto (1744). Le sol du Cosmati a été restauré en 1933. Un ciboire du XVIIIe siècle dans le presbytère est soutenu par ses colonnes (1148).

Sous l'autel principal, il y a une urne en basalte avec les restes des saints Césarée et Anastase. Au centre de l'abside décorée de fresques de Gianquinto (1744) et au semidome de peintures attribuées à Antoniazzo Romano, se trouve la tombe du cardinal Francesco Quiñones de Jacopo Sansovino (1536) et, plus haut, un tabernacle en marbre et bronze de Carlo Maderno .

Un escalier à droite du ciboire mène à la chapelle Sainte-Hélène datant de l'époque de Constantin. Le plafond est décoré d'une magnifique mosaïque, qui est la refonte d'un original datant de l'époque Troisième siècle, attribué à Melozzoda Forlì (vers 1484) ou à Baldassarre Peruzzi (vers 1510). La statue sur l'autel est un original romain trouvé à Ostie et transformé en Sainte-Hélène en ajoutant la croix et en remplaçant la tête.

Le presbytère mène à la Cappella delle Reliquie (chapelle des reliques, 1930) où sont conservés des fragments de la Sainte-Croix et d'autres reliques. Le remarquable salon de la Biblioteca Sessoriana (bibliothèque) dans le couvent adjacent avec la voûte décorée de fresques de Giovanni Paolo Pannini (1724-1727) mérite d'être mentionné.