25 lipca 1367 roku został konsekrowany przez Paola Foscari, biskupa Castello. W 1611 roku rozpoczęto jego kolejną przebudowę. Prace te zakończyły się w 1663 roku. W ich wyniku wnętrze kościoła uzyskało obecny wygląd. Na mocy dekretu napoleońskiego Królestwa Włoch z 5 czerwca 1805 roku (oraz kolejnych dekretów) zainicjowano w Wenecji proces kasat i przekształceń kościołów i klasztorów oraz zmian granic parafii. W efekcie liczbę parafii zmniejszono z nieco ponad 70 do 40, ale San Cassiano przetrwał jako kościół parafialny zachowując pierwotne granice swojej jurysdykcji. Do 1807 roku miał status kolegiaty. Parafia była zarządzana przez kapitułę składającą się z czterech kapłanów tytularnych (od 1555 roku trzech), diakona i subdiakona. Od 1807 roku parafią kieruje proboszcz nominowany przez patriarchę. W XIX wieku rozebrany został portyk i wówczas kościół uzyskał obecny wygląd zewnętrzny. Rozbiórki portyku dokonano z uwagi na fakt, iż był on (podobnie jak inne tego typu obiekty) miejscem kradzieży, gwałtów i uprawiania prostytucji.