La sua denominazione originaria è S. Maria Nova, ma tutti la conoscono con il nome della veneratissima santa romana; come i SS. Cosma e Damiano, un tempo vi si  accedeva dalla via Sacra, adesso è raggiungibile dal Clivio di Venere e Roma, all'angolo tra via dei fori imperiali e piazza del Colosseo. Sorge al sommo della collinetta della Velia, tagliata in due dall'apertura di Via dei fori imperiali, ed in origine fu dedicata agli apostoli Pietro e Paolo poichè qui, secondo la leggenda, sarebbe precipitato Simon Mago. Nel X secolo sostituì la vicina S. Maria Antiqua, da cui il titolo di S. Maria Nova. A metà del XII secolo fu ricostruita nell'aspetto attuale, con l'annesso convento di Monaci Olivetani che oggi vi risiedono. Nel 1425 vi fece l'oblazione S. Francesca Romana con le sue prime compagne, e vi fu poi seppellita, da cui la denominazione con la quale è conosciuta. Nel secolo XVII la chiesa subì profondi restauri, tra cui l'erezione della facciata attuale, opera di Carlo Lombardi (1615). La chiesa, con il suo complesso conventuale, occupa parte dell'area del tempio di Venere e Roma,  eretto dall' imperatore Adriano, che era costituito da due celle absidali contrapposte, quella della dea Roma ancora visibile all'interno del convento degli Olivetani. Il monastero, dal lato verso via dei fori imperiali, conserva l'aspetto medievale, con tratti di muratura di diversi periodi: Da qui inoltre si ha la miglior vista del bellissimo campanile romanico, risalente ad Alessandro III (1159-1181), che conserva ancora molte delle croci in porfido e dischi policromi di maiolica, di origine araba, che lo facevano risplendere a distanza, come molti altri della città.. Dal lato verso il palatino, invece, il convento è una ricostruzione operata in stile neoclassico da Giuseppe Valadier nel 1816, demolendo tra l'altro una torre medievale che si appoggiava all'arco di Tito (dal Valadier ricostruito, più che restaurato).  L'interno a navata unica con cappelle laterali, ha un soffitto a cassettoni settecentesco, mentre il pavimento, specie nel transetto, conserva parte dell'originario disegno cosmatesco. Nel vano dell'ingresso laterale, due monumenti funebri quattrocenteschi, opera di Paolo Taccone e Mino del Reame. La confessione è su disegno del Bernini (1644-1649), decorata con preziose colonne di diaspro. Dal presbiterio si può accedere alla retrostante cripta, dov'è la tomba di S. Francesca Romana, sistemazione ottocentesca di Andrea Busiri Vinci (1867-1869).  Sull'altare maggiore una preziosa Madonna col Bambino del XII secolo, secondo la tradizione proveniente dalla Terrasanta. Nell'abside un bel mosaico con la Madonna e il Bambino tra i SS. Giacomo, Giovanni, Pietro e Andrea, datato 1161. Nel transetto destro, si vedono i cosidetti Silices Apostolici, lastre di basolato della Via Sacra, legati alla legenda di Simon Mago, che conservano le impronte ritenute di S. Pietro. Nella prima cappella della navata sinistra, una bella Natività, tela di Carlo Maratta.  In fondo alla navata sinistra, la sagrestia conserva opere di grande importanza, tra cui soprattutto l'immagine della Vergine Glykophilousa, preziosissima icona risalente al VI o forse addirittura al V secolo; ritrovata nel 1949 sotto l'immagine dell'altar maggiore durante un restauro e probabilmente proveniente dalla chiesa palatina di S. Maria Antiqua. Icona forse in origine possesso della famiglia imperiale a Bisanzio e comunque la più antica immagine mariana devozionale di Roma se non di tutto il mondo cristiano. Nella sagrestia, altri quadri notevoli, tra cui la Madonna in trono e santi di Girolamo da Cremona (1523), il Ritratto di Paolo III, probabilmente di Perin del Vaga, il Miracolo di San Benedetto, di Pierre Subleyras (1744). La parte ottocentesca del convento ospita oggi l'Antiquarium del Foro Romano, e vi si può vedere un bel chiostro del Quattrocento.