Los proyectos de reconstrucción de la pequeña iglesia adquirida por la colonia francesa en 1478 datan del reinado de Francisco I. Se había previsto ya construir un edificio redondo del que se aprovecharon algunos fragmentos como las salamandras (emblemas del rey) en la parte inferior de la fachada. Posteriormente los planos se modificaron y durante el siglo XVI, varios arquitectos se sucedieron para construir la iglesia que fue terminada en torno a 1589. Se cree que la sobria fachada de la iglesia es obra de Domenico Fontana. Entre 1756 y 1764 el interior se decoró de nuevo, en la bóveda se pintó La Apoteosis de San Luis y en el Altar Mayor la Asunción, realizada por Bassano. En la Capilla Contarelli, situada al fondo a la izquierda, donde se conservan tres de las obras más destacadas de
Caravaggio:
La vocación de San Mateo; el
Martirio de San Mateo y
San Mateo y el ángel. En esta iglesia podemos contemplar también los frescos de Vida de Santa Cecilia por
El Domenichino, el monumento a Pauline de Beaumont y algunas célebres tumbas como la del pintor
Claudio de Lorena.