La Iglesia, cuyos orígenes se remontan a muchos siglos atrás, inicialmente pertenecía a la Orden de San Benito. Después de albergar a un grupo de monjas en el siglo XIII, en 1516 la iglesia fue demolida para ser reemplazada por un edificio más grande diseñado por Andrea da Formigine, quien construyó el pórtico y lo enriqueció con finas decoraciones (ahora dañadas).
A finales del siglo XVI, se entregó a los teatinos, cuya iglesia fue reconstruida por G. Battista Natali y Agostino Barelli: se agregó al edificio original un nuevo campanario y una nueva cúpula. Después de eso, los monjes decidieron renombrarlo después del fundador de su orden, dando así a la iglesia un nuevo título: San Bartolomeo (el nombre original) y San Gaetano Thiene (su fundador). Dentro de la iglesia, se pueden encontrar muchas pinturas de Lodovico Carracci, Guido Reni y otros. Además, junto al altar mayor hay una pequeña capilla donde fue enterrada la mística boloñesa Prudenziana Zagnoni.