La chiesa era già esistente nel XII secolo, consacrata da papa Onorio III nel 1216, e dedicata a san Pantaleone di Nicomedia, martire sotto Diocleziano nel 305 e patrono dei medici. La chiesa fu più volte restaurata. Nel 1621 la chiesa e il convento annesso furono affidati a san Giuseppe Calasanzio, che ne fece la curia generalizia dell'ordine da lui fondato, gli Scolopi, che ancora possiedono l'intero complesso. La chiesa attuale fu ricostruita tra il 1681 e il 1689 su disegno di Giovanni Antonio De Rossi, mentre la facciata, in chiaro stile neoclassico, risale agli inizi del XIX secolo ed è opera del Valadier. L'alto Fregio, opera di Pietro Aureli, divide orizzontalmente la facciata.

L'interno della chiesa si presenta a navata unica, con volta a botte, due cappelle per lato ed un'abside profonda. Tra le opere, sono da ricordare: nella volta il Trionfo del nome di Maria, affresco di Filippo Gherardi detto il Lucchesino, nella seconda cappella a destra, Morte di San Giuseppe attribuita a Sebastiano Ricci (1690); pietra tombale di Laudomia figlia di Giovanni Bracalone de Carlonibus (1577), uno dei tredici partecipanti alla disfida di Barletta.