Con San Giovanni in Laterano e Santa Croce in Gerusalemme, è una delle tre basiliche costantiniane. Gli edifici furono costriti fuori le mura o al confine nei terreni di proprietà imperiale. In seguito all'Editto di Milano del 313 il cristianesimo fu alimentato con prudenza: la casa imperiale evitò scontri frontali con l'aristocrazia romana, in maggioranza pagani. Si tratta di un veri e proprio cimitero per cristiani, costruito in luogo del precedente sepolcreto pagano presso la tomba della martire a cui pare che la principessa fosse devota. .Costruita a metà del IV secolo, secondo la testimonianza del Liber Pontificalis la basilica fu restaurata nel Vi secolo per opera del Papa Simmaco (Hic absidam beatae Agnae quae in ruinam inminebat et omnem basilicam renouauit - [Simmaco] restaurò il sepolcro della beata Agnese che stava cadendo in rovina e tutta la basilica).