Pierwszy kościół oraz przylegający do niego klasztor benedyktynów został ufundowany w roku 575 przez ówczesnego papieża, Grzegorza I Wielkiego na miejscu swojego rodzinnego domu. Pierwszym patronem kościoła był św. Andrzej. Po przejęciu klasztoru przez kamedułów w roku 1573 poczynione zostały pierwsze niewielkie przebudowy. Począwszy od roku 1633, kościół został gruntownie przebudowany. Zleceniodawcą prac był kardynał Scipione Borghese. Prace nad wykończeniem wnętrza zostały ukończone dopiero w roku 1734 i były prowadzone pod kierownictwem architekta Francesco Ferraris. W ramach przebudowy dobudowano portal oraz leżące za nim atrium.
Na przestrzeni wieków, do grona patronów kościoła dołączony został także papież Grzegorz Wielki.
Wnętrze kościoła jest trzynawowe, podzielone antycznymi granitowymi kolumnami. Sklepienie nawy głównej zdobi fresk przedstawiający triumf św. Grzegorza. W ołtarzu głównym znajduje się obraz przedstawiający Madonnę ze św. Andrzejem i Grzegorzem. Nieopodal ołtarza stoi kamienny tron, który przypuszczalnie był tronem biskupim Grzegorza Wielkiego.
Kościół znany jest ze swoich trzech oratoriów: kaplicy św. Andrzeja, która ozdobiona jest freskami z życia świętego, kaplicy św. Sylwii, w której prawdopodobnie znajduje się grób św. Sylwii, matki Grzegorza Wielkiego oraz kaplicy św. Barbary, która stanowi kopię triklinium, gdzie św. Grzegorz codziennie wydawał posiłki dla kilkunastu biednych ludzi.