A igreja tem uma origem muito antiga e aparece pela primeira vez na biografia do papa Leão III (r. 795–816): "in oratorio S. Gregorii, qui ponitur in campo Martis, fecit canistrum ex argento" ("no Oratório de São Gregório, registrado no Campo de Marte, fez-se a bacia de prata"). A torre sineira é de origem medieval (século XI), assim como o afresco da abside, "Cristo com os Santos Gregório de Nazianzo e João Crisóstomo". Anexo à igreja ficava o mosteiro de Santa Maria in Campo Marzio, de cujo nome deriva a igreja vizinha de Santa Maria della Concezione in Campo Marzio.
Depois da unificação da Itália (1870), a igreja foi desconsagrada e o utilizada como arquivo. O complexo todo foi depois adquirido pela Câmara dos Deputados, que restaurou a igreja entre 1977 e 1987 e restaurou o culto no local como capela para os deputados. Durante a restauração foi revelado a única parte do edifício original do antigo oratório.