L'église de Sant'Agnese fuori le Mura a été construite en 324 sur l'ordre de Costanza, fille de l'empereur Costantino, au sommet des ruines d'un cimetière et des catacombes qui abritaient les reliques du Saint. Il a été reconstruit sur ordre du pape Onorio I et restauré par la suite à de nombreuses reprises.

C'est l'un des exemples les plus intégraux et les plus éminents d'une ancienne basilique chrétienne. La façade abrite un merveilleux portail de la Renaissance orné de l'emblème du futur pape Giulio II, surmontée d'une fenêtre à meneaux.

Un grand escalier en marbre daté de 1590 descend au narthex de l'église. Sur les murs, on trouve des fragments de pierres tombales et des éléments architecturaux provenant des catacombes.

L'intérieur, précédé du narthex, comprend trois nefs séparées par quatorze colonnes antiques, avec de belles chapiteaux corinthiens.

Très intéressante est la mosaïque représentant Sant’Agnese comme une impératrice byzantine sur fond doré, l’un des plus hauts exemples de l’art byzantin à Rome.

Chaque année, le 21 janvier, à l'intérieur de l'église, deux agneaux sont bénis et leur laine est utilisée pour emballer un "pallium" que le pape donne ensuite aux archevêques nouvellement nommés.