Fondata da Pietro, prete di Illiria, tra il 422 e il 432, su di un antico "Titulus Sabinae" sorto probabilmente nella casa di una matrona Sabina che finì poi per identificarsi con la omonima santa umbra. Nel 824 fu aggiunta la "Schola Cantorum", per cura del papa Eugenio II. Il papa Onorio III, nel 1222, la donò a San Domenico per il suo Ordine e fu in quella occasione che il campanile ed il bel chiostro furono realizzati. Seguirono altri restauri, fino alla trasformazione interna del 1587 per opera di Domenico Fontana. Negli anni delle due guerre mondiali si procedette al totale ripristino della chiesa, tanto che attualmente rappresenta il tipo più perfetto di basilica cristiana del V secolo. 

La facciata, che è preceduta dall'atrio, è ad arcate, sostenute da quattro antiche colonne di marmo scanalate a spirale e da quattro di granito, nelle quali sono raccolti frammenti lapidei, sarcofagi di età imperiale e resti di antiche transenne. Il portale mediano della chiesa, che ha un bel contorno marmoreo di età classica, è chiuso da preziosi battenti di porta in legno di cipresso, riproducenti in rilievo scene dell'Antico e del Nuovo Testamento. 

L'interno basilicale, luminoso, vasto e solenne è diviso in tre navate da ventiquattro colonne scanalate corinzie. Della originaria decorazione del V secolo resta solamente una grande fascia a mosaico con un'iscrizione a belle lettere d'oro su fondo azzurro, che porta i nomi di Pietro di Illiria e del papa del tempo, Celestino I. É l'unica chiesa che ebbe il privilegio di possedere una fonte battesimale.

Di recente, alcuni lavori di restauro condotti nell'atrio hanno riportato alla luce un dipinto murale raffigurante, secondo l'iconografia greca, la Vergine con Bambino, affiancata da un lato dai SSan Pietro e Paolo, e dall'altro da Santa Sabina e Santa Serafia che introducono i committenti.