Cette minuscule église d'origine paléochrétienne, érigée au IVe siècle pour accueillir les restes de la martyre Bibiana, a été mentionnée dans les livres d'histoire de l'art car il s'agissait du premier projet architectural de Gian Lorenzo Bernini, chargé de sa reconstruction à l'âge de 27 ans, à l'occasion du Jubilé de 1625. Le Bernin opta pour une intervention respectueuse de la structure sobre d'origine, tout en réussissant à donner une nouvelle monumentalité baroque à la façade. L'intérieur abrite également une œuvre de Bernini : la belle statue de Santa Bibiana sur le maître-autel fut sa première sculpture entièrement vêtue. L'appareil pictural de l'église a été confié à ses contemporains Pietro da Cortona et Agostino Ciampelli, d'importants représentants du baroque en peinture. C'est pourquoi la petite basilique Sainte-Bibiane se vante également d'être l'une des premières églises, sinon la première, où le baroque a été expérimenté sous toutes ses formes : architecture, sculpture et peinture. À gauche du portail central se dresse une colonne, partiellement usée, traditionnellement considérée comme celle à laquelle la sainte a été attachée pour être flagellée. Ses restes seraient conservés, selon la tradition, dans la vasque d'albâtre de l'époque constantinienne du maître-autel.