Sulla via Nomentana, dopo l’incrocio con viale XXI Aprile, si trova un complesso di edifici costituito dalla chiesa di Sant'Agnese, dalle catacombe, da una grande basilica e dal mausoleo di Santa Costanza. 

Le catacombe, sviluppatesi tra il III e il IV secolo d.C., si articolano in varie regioni disposte su tre piani; qui fu deposta la martire Agnese, morta tra la metà del III e l’inizio del IV secolo. Una piccola basilica a navata unica venne costruita nel IV secolo al primo piano del cimitero, dove la santa era stata deposta. 

Nell’area si conservano inoltre i resti di una grande basilica a tre navate, fatta costruire da Costantino o da sua figlia Costanza tra il 337 e il 350 d.C. Su uno dei lati della basilica fu costruito intorno alla metà del IV secolo il mausoleo di Costanza, morta nel 354. 

Si tratta di uno dei monumenti più importanti dell’architettura tardo-antica. E’ infatti il primo esempio di edificio a pianta centrale con ambulacro (corridoio di passaggio). In origine era circondato da un portico, ora scomparso; l’ingresso è preceduto da un nartece con due absidi ai lati; l’interno è costituito da un corridoio anulare coperto da volta a botte e da un vano centrale coperto da una cupola, delimitato da dodici coppie di colonne di granito. 

Sulle pareti sono delle nicchie rettangolari e semicircolari; nella nicchia di fondo era il sarcofago di Costanza in porfido rosso, ora conservato nei Musei Vaticani e qui sostituito da una copia. Bellissimi mosaici risalenti al IV secolo con frutta, fiori, animali e scene di vendemmia si trovano sulla volta del corridoio. 

Altri mosaici si trovano nelle nicchie, con la rappresentazione della consegna delle chiavi a San Pietro e della consegna della legge a San Pietro e San Paolo; ai lati dell’ingresso sono raffigurati Costanza e suo marito Annibaliano. 

Nel VII secolo fu costruita sulla tomba di Sant'Agnese da papa Onorio un’altra basilica, a tre navate e con abside rivolto verso la via Nomentana. Si tratta di un esempio di basilica cristiana di influenza bizantina, come testimoniato dal mosaico nell’abside, magnifico esempio di mosaico bizantino a Roma databile nella prima metà del VII secolo, con la figura di Sant'Agnese frai papi Simmaco (498-514) e Onorio (625-638), che ha in mano il modellino della chiesa.