Il nome deriva dalle botteghe di fabbricanti di catini che si trovavano un tempo nella zona. La piazza Benedetto Cairoli che si apre davanti alla chiesa è recente, ed è contestuale all'apertura di via Arenula (1887).

Sul luogo sorgeva una piccola chiesa, S. Biagio de Oliva, che nel 1575 fu ceduta all'ordine dei Barnabiti, i quali si diedero ad edificare una chiesa molto più monumentale, dedicata a S. Carlo Borromeo. I lavori, dopo molte controversie, ebbero inizio nel 1612, ad opera di Rosario Rosati, che arrivò a completare la slanciata cupola nel 1620 (la terza di Roma dopo S. Pietro e S. Andrea della Valle; ma la quinta se si considera che nel XX secolo la seconda è diventata quella deiSS. Pietro e Paolo all'Eur e la terza quella di S. Giovanni Bosco). Ma il completamento dell'intero edificio richiese molto più tempo. La facciata fu eretta nel 1636-1638, ad opera di G. B. Soria, l'abside fu completata tra il 1638 ed il 1646, e la decorazione interna dell'edificio proseguì per tutto il XVII secolo. L'edificio fu finalmente consacrato nel 1722. San Carlo, una delle grandi chiese romane la cui esistenza è legata alla religiosità controriformata, analogamente a S. Andrea della Valle, è di grande importanza per la ricca decorazione pittorica che in questo caso illustra non solo il classicismo del primo seicento ma anche lo stile più prettamente barocco dei decenni successivi. Entrando, nella controfacciata, affreschi di Mattia e Gregorio Preti con episodi della vita di S. Carlo (1641-1642). Nei pennacchi della cupola, Virtù cardinali del Domenichino (1627-1630). Nel catino absidale, Gloria di S. Carlo, del Lanfranco (1646). Nel coro dietro l'abside, S. Carlo in preghiera, affresco staccato di Guido Reni, gia sulla facciata esterna della chiesa (c. 1640). Sull'altar maggiore, opera di Martino Longhi, una bellissima pala con S. Carlo che porta in processione il Sacro Chiodo, una delle ultime opere di Pietro da Cortona (1667). Oltre a queste opere, molte altre arricchiscono le cappelle laterali, tra cui molto notevole la terza a destra, Cappella di S. Cecilia, di cui ha il patronato l'omonima accademia. E' una originalissima architettura di antonio Gherardi (1692-1700), che vi creò uno scenografico insieme di due cupole sovrapposte, con delicati trapassi di luce, analogamente a quanto fatto nella cappella Avila di S. Maria in Trastevere, un altro dei tanti "teatrini sacri" sorti nella tarda età barocca a Roma, sulla falsariga delle grandi creazioni berniniane. Anche qui è conservata una bella sagrestia con mobili antichi, così come molto belli sono diversi ambienti del vicino, grande convento dei Barnabiti.