Corrisponde alla Porta Flaminia della cerchia aureliana (chiamata, nel x secolo, Porta San Valentino, dalla basilica omonima sita ai piedi dei monti Parioli). Ha preso, in seguito, il nome dalla chiesa attigua. La facciata esterna venne eretta da Pio IV (1562-65), a cura di Nanni di Baccio Bigio (o di Vignola, in base a disegni di Michelangelo). L'arco centrale sorge fra due coppie di colonne che si levano da alti zoccoli a reggere un attico con lo stemma papale; esso era affiancato dalle statue degli Apostoli Pietro e Paolo, di Francesco Mochi, del 1638 (perché non restituire alle nicchie della porta le statue dei due Dioscuri della Roma cristiana, almeno in occasione dei Giubilei?). Il fastigio presenta una lunga fila di merli stranamente rivestiti con elmo e corazza. I due fornici laterali vennero aperti nel 1878, demolendo le due torri quadrate che proteggevano la porta fin dall'epoca di Aureliano: ciò si rese necessario per fare fronte all'intensificarsi del traffico, specie dopo la introduzione della prima linea di omnibus a cavalli, dal piazzale Flaminio al Ponte Milvio. Durante questi lavori vennero trovate tracce della porta originaria a l,50 metri di profondità, affiancata da due torri cilindriche.

La facciata interna è opera di Gian Lorenzo Bernini, il quale la concepì 'come arco trionfale in occasione dell'arrivo di Cristina di Svezia (1655), cui si riferisce l'iscrizione. I motivi araldi ci sono di Alessandro VII Chigi.