La basilica cimiteriale cadde presto in rovina, e al suo posto, fu edificata al tempo di papa Onorio I la chiesa attuale, forse il più puro esempio di basilica di stile bizantino riscontrabile a Roma. Fu più volte restaurata prima da Adriano I, e poi da Pio IX.
È uno degli esempi più integri di antica basilica cristiana. Importante all’interno è un mosaico del tempo di Onorio I, del VII secolo, uno degli esempi più alti e rari di arte bizantina in Roma.
Importanti sono le catacombe di S. Agnese anteriori alla deposizioni della martire. Insieme alla vicinissima S. Costanza costituisce forse il più importante complesso monumentale che testimoni l’età paleocristiana e alto medievale in Roma.