E' situata nel rione Trevi, lungo via del Corso.
La chiesa è stata uno dei primi "tituli", i luoghi di culto dei cristiani a Roma.
La tradizione vuole che la chiesa prende il suo nome dal papa Marcello I e sia sorta, nel 418, sul luogo dove il santo pontefice fu condannato da Massenzio a servire come stalliere.
La precedente struttura romanica distrutta da un incendio nel 1519 venne ricostruita su progetto di Jacopo Sansovino, che ne cambiò il primitivo orientamento costruendo l’abside in corrispondenza dell’ingresso originario.
Vi sono sepolti:
Andrea Consalvi, Angelo Maria Montorsi, Cennini De Salamandri, Ercole Consalvi, Fabrizio Paolucci, Gerolamo Dandini, Giovanni Battista Alli, Giovanni Michiel, Giovanni Muti, Laura Pitti Maccarini, Maria Colomba Vincentini Muti, Matteo Grifoni, Onofrio Concioli, Orsola Priula Maccarani, Tiberio Muti, Tommaso Weld, Virginia Rasponi Mangelli
Ha una sola navata e molte cappelle riccamente decorate su entrambi i lati.
La navata ospita una splendida tomba in stile veneziano di Jacopo Sansovino, dedicata al cardinale Giovanni Michiel.
La terza cappella a destra ospita degli affreschi di Francesco Salviati con scene di vita di Maria.
La decorazione della cappella successiva, la Cappella del Crocifisso, è opera di Perin del Vaga, allievo di Raffaello. La decorazione fu interrotta durante il sacco di Roma, nel 1527, e gli affreschi furono completati da Daniele da Volterra e Pellegrino Tibaldi.
La facciata concava fu invece opera di Carlo Fontana, che la realizzò tra il 1682 e il 1686 in stile tardobarocco.