La chiesa non ha ancora ricevuto una datazione unanimemente accettata (sec. XI?) a causa dell'eterogenea realizzazione delle parti che la compongono e che vengono attribuite a epoche diverse: più antica la rotonda (forse del sec. V) e più recente il corpo longitudinale (sec.XII), mentre il coronamento ad archetti della facciata è frutto di un restauro moderno. La chiesa è conosciuta dalla cittadinanza anche come Tempio del Sole. Quest’ultimo toponimo è legato all’antica tradizione che vede l’edificio odierno costruito al di sopra di un antico tempio dedicato al Sole, cosa che non è stata mai provata da evidenze archeologiche .Gli scavi condotti tra il 1909 e il 1968 hanno accertato solamente che l'edificio è costruito su di un'area già occupata da costruzioni di epoca romana databili intorno al sec. I d.C., costituite da una "domus" e da ambienti adibiti a funzioni termali. Soprattutto interessante, per la continuità che rivela, è il fatto che la rotonda circoscrive un ambiente antico conservandone l'orientamento e utilizzandone, per quanto ad un diverso livello, anche l'ingresso.

In epoche più recenti sul fianco sinistro del corpo longitudinale sono state aggiunte la cappella Manassei (sec. XIV) e la cappella Filerna (sec. XVII), oggi sacrestia, entrambe decorate da affreschi.