Budowa rozpoczęła się w 1569 roku wraz z przejęciem odpowiedniego terenu i wyburzeniem starego kościoła Santa Maria a Magnanapoli. Do 1575 roku nowy klasztor był już gotowy na wprowadzenie zakonnic, ale budowa kościoła trwała jeszcze długo i został on ukończony dopiero w 1663 roku. Początkowo nowy klasztor i kościół określano jako San Sisto Nuovo.
W związku z długim czasem budowy kościoła, w prace było zaangażowanych ośmiu architektów, przy czym dokładny wkład poszczególnych z nich budzi kontrowersje. Prawdopodobnie pierwotny plan był dziełem Domenico di Mezzana, który położył fundamenty i rozpoczął prace nad chórem klasztornym, zlokalizowanym za głównym ołtarzem. W latach 1587–1593 budowę nadzorował Giacomo della Porta, uważa się, że ukończył on prezbiterium i dzwonnicę oraz rozpoczął nawę, po czym nastąpiła przerwa w budowie. Następnie w latach 1603-1636 pracami zarządzał Nicola Torriani, wiadomo że zaprojektował on dolną część nawy kościoła, a być może również część górną. Wygląda również, że ponadto musiał nadzorować początek budowy fasady, ponieważ Carlo Maderno, który był zaangażowany przez rok od 1628 był odpowiedzialny za dolną parę posągów fasadzie. Od 1633 roku w pracach pomagał brat Nicoli Orazio Torriani, który po śmierci Nicoli przejął nadzór od 1636 do 1641 roku.