Incassata sul fondo di piazza San Bernardo, vicino ad uno dei più importanti snodi del traffico nel centro cittadino, questa importante chiesa non è affatto conosciuta quanto meriterebbe. Innanzitutto è singolare il suo aspetto, un enorme corpo cilindrico, derivante dal fatto che fu fondata all'interno di uno dei quattro grandi torrioni del muro perimetrale delle terme di Diocleziano, la cui smisurata ampiezza appare evidente dal fatto che l'altro torrione superstite adesso ingloba la casa del Passeggero, su via del Viminale. La cristianizzazione di questa zona periferica della città, e dell'enorme monumento pagano, iniziata con la creazione di S. Maria degli Angeli nel 1564, nel corpo centrale delle Terme, prosegue quindi per iniziativa di Caterina Sforza di Santafiora, nel 1598 con la sistemazione dell'attuale chiesa e con un annesso monastero di frati certosini (da cui la dedica al grande santo). L'interno, a pianta circolare, è coperto da una cupola del diametro di 22 metri, a cassonetti ottagonali che via via si riducono verso l'oculo circolare al sommo della cupola, con un effetto complessivo che ricorda molto quello del Pantheon. Sono da ammirare, in otto nicchie lungo il perimetro della rotonda, altrettante statue in stucco dello scultore Camillo Mariani (c. 1600), validi esemplari di quello stile che è stato definito "manierismo internazionale", e che tanto spesso è stato messo in ombra dai successivi capolavori della statuaria barocca. Nella cappella di S. Francesco, a destra del presbiterio, il monumento funebre del pittore tedesco Federico Overbeck (1869), che fu il capofila dell'importante movimento pittorico dei "Nazareni", artisti che ambivano a ripristinare la purezza dello stile pittorico del quattrocento italiano, e che hanno operato soprattutto in Roma.