È nella piazza omonima in Trastevere. Dedicata alla martire romana del III secolo, patrona dei musicisti, fu fatta costruire da papa Pasquale I (817-24) dopo che ebbe recuperato il cadavere di santa Cecilia nel cimitero di San Callisto; era tornato alla luce miracolosamente intatto in una veste candida trapunta d'oro, come l'aveva sepolto Urbano I (222-30). Il ritrovamento è rievocato in un affresco del XII secolo che è alla parete destra della testata della navata, staccato dal portico. A sinistra nella navata destra si apre il calidarium, cioè l'antico bagno nel quale, secondo la tradizione, la santa restò tre giorni esposta ai vapori uscendone illesa, per essere poi decapitata. Anche stavolta la morte non fu pronta a venire; colpita per tre volte sul collo delicato, continuò a vivere ancora tre giorni, prima di cogliere finalmente la palma del martirio, il 22 novembre forse dell'anno 230. Un luogo di culto («titulus Caeciliae») esisteva prima del sec. V nella casa romana ritenuta di S. Valeriano, marito della santa martirizzata sotto Marco Aurelio; Papa Pasquale I edificò l'attuale basilica alla quale furono aggiunti il portico, il campanile e l'ala destra del convento con il chiostro (fine sec. XII inizi XIII); restauri si ebbero intorno al 1640 (costruzione del coro, con l'occultamento degli affreschi di Pietro Cavallini) e nel 1600 (sistemazione della confessione, rialzamento del presbiterio, altari laterali), che furono seguiti da quello radicale del 1724 realizzato per il cardinale Francesco Acquaviva da Domenico Paradisi e Luigi Barattoni (volta, coretti, decorazioni a stucco, nartece e facciata). Al 1741-42 risale il prospetto del convento sulla piazza. Nel 1823, su incarico del cardinale Giacomo Doria, furono inglobate, per ragioni statiche, le colonne delle navate in pilastri; a fine '800 fu rifatta la cripta. Monumentale, attribuito a  Ferdinando Fuga (1741-42), dà accesso a un vasto cortile piantato a giardino, al centro del quale è un bacino rettangolare con un antico càntaro marmoreo.   La facciata della chiesa, rimaneggiata nel '700 (sulla destra, campanile romanico di metà sec. XII), è preceduta da un portico che conserva le colonne antiche e l'originario architrave con fregio musivo (sec. XII), pietre tombali e frammenti medievali; a destra, il sontuoso monumento al cardinale Paolo Emilio Sfondrati, su progetto di Girolamo Rainaldi, con rilievi marmorei che ricordano la ricognizione del corpo di S. Cecilia voluta dal cardinale (1599).