Connue sous le nom de San Gaetano, l’église était autrefois dédiée aux saints apôtres Simon et Judas et se trouvait à côté du monastero degli Umiliati (« monastère des Humiliés »).
Son nom actuel vient du prédicateur Gaétan de Thiène, fondateur de l’ordre des Théatins, qui se sont installés dans la ville à partir de 1530. Après avoir pris possession du complexe, ils ont fait appel à Vincenzo Scamozzi pour le rénover et donner à l’église un aspect plus moderne. Le résultat est encore visible aujourd’hui dans ce superbe temple, consacré par l’évêque d’Urbino le 23 octobre 1588. L’imposante façade à deux niveaux est divisée par de grands pilastres, qui soutiennent l’entablement et l’attique. Le plan octogonal original de l’église montre qu’elle était destinée à être la chapelle du monastère des Théatins. L’intérieur, recouvert de marbre polychrome du XVIIIe siècle, est orné d’un jeu saisissant de piliers qui se rejoignent, au-delà de l’entablement, au sommet du toit.
Aux décorations initiales de la fin du XVIe siècle se sont ajoutées des ornements ultérieurs qui ont altéré la simplicité originelle de l’intérieur, mais qui ont fait de l’église un splendide exemple de l’art baroque. Par exemple dans la coupole où, dans les seize segments de la grande voûte, se déploie la merveilleuse fresque du Paradis. C’est une œuvre du Français Guy Louis Vernansal, achevée en 1724.
La Cappella del Santo Sepolcro (« chapelle du Saint-Sépulcre »), construite en même temps que l’église au XVIe siècle, mérite une mention spéciale. Elle témoigne de la profonde dévotion au Christ crucifié et des nombreux pèlerinages effectués à cette époque.
