Bazylika Kosmy i Damiana powstała po adaptacji  dwóch budowli stojących koło siebie na Forum Romanum –  biblioteki oraz świątyni Romulusa, co miało miejsce prawdopodobnie w 527 roku. Dawną świątynię Romulusa przekształcono w westybul bazyliki. Pod koniec VII wieku papież Sergiusz I odrestaurował świątynię oraz wzbogacił jej wyposażenie. W 1512 roku kościół został przekazany franciszkanom (którzy opiekują się nim do chwili obecnej). W ciągu wieków doszło do znacznego podniesienia poziomu gruntu otaczającego kościół, tak że w efekcie podłoga bazyliki leżała znacznie niżej niż tereny wokół niej. W 1632 roku papież Urban VIII zarządził odnowienie bazyliki, które między innymi doprowadziły do podniesienia poziomu podłogi o siedem metrów. Podniesiono również wejście do bazyliki i ozdobiono je barokowym frontonem, a okrągła sala wejściowa otrzymała kopułę. Dodatkowo po obu stronach nawy umieszczono po trzy boczne kaplice. Wstawiony został również rzeźbiony drewniany sufit z herbem papieża Urbana VIII oraz wykonano nowy ołtarz główny. Wcześniej bazylika po lewej stronie miała wysoką dzwonnicę o pięciu kondygnacjach nad linią dachu, została ona jednak rozebrana, by zrobić miejsce dla klasztoru, a wieżę zastąpiono niewielką dzwonnicą parawanową. W 1880 roku, w związku z wykopaliskami na forum, obniżono wejście do westybulu bazyliki, wówczas zniszczono też barokowy fronton. Od tej pory dostęp do kościoła był poprzez sąsiadujący klasztor.

Po II wojnie światowej nowe wejście do bazyliki zostało otwarte po stronie Via dei Fori Imperiali. Obecnie dawna świątynia Romulusa, służąca wcześniej za westybul bazyliki, jest od niej oddzielona szybą. Do kościoła można dostać się przechodząc przez krużganek sąsiadującego z bazyliką klasztoru.

Plan samej bazyliki (bez dawnej świątyni Romulusa) jest prawie kwadratowy z półkolistą apsydą. Bazylika ma jedną nawę z trzema zewnętrznymi kaplicami po lewej stronie i czterema po prawej. Po lewej stronie prezbiterium, które znajduje się w apsydzie, za łukiem tęczowym, znajduje się przejście prowadzące do schodów krypty. Krypta bazyliki leży na pierwotnym poziom podłogi kościoła. Niektóre pozostałości dekoracyjnej posadzki bazyliki są widoczne na podłodze. Znajdują się tutaj domniemane relikwie świętych Marka i Marceliana, a także część relikwii patronów bazyliki św. Kosmy i Damiana. Mozaika apsydy pochodzi z VI wieku. Poniżej mozaiki apsydy znajduje się szereg tond z około 1635 roku przedstawiający świętych franciszkańskich. Barokowy ołtarz główny autorstwa Domenico Castelli z 1637 roku mieści XII-wieczny wizerunek Matki Bożej z Dzieciątkiem.

Bazylika znajduje się w centrum Rzymu przy Via dei Fori Imperiali 1.

Zdjęcia pochodzą z filmu nagranego kamerą VHS w sierpniu 1992 roku. Niestety ich jakość pozostawia wiele do życzenia, ale chciałem je wykorzystać.