Do początku XVI wieku na terenie obecnego kościoła znajdowała się rozległa winnica, którą władca Francji Karol VIII podarował pewnemu zakonowi. Od tego też czasu datuje się wpływ francuski na tym obszarze. W 1502 roku na rozkaz Ludwika XII, króla Francji i właściciela gruntu, rozpoczęto budowę kościoła z zamiarem przyznania go francuskim mnichom z Zakonu św. Franciszka z Paoli. Do kościoła przylgnęła nazwa Trinità dei Monti – Św. Trójcy na Górze, w odniesieniu do wzgórza Pincio, na którym został wzniesiony. Prace budowlane trwały przez cały XVI wiek, z przerwą w latach 1527–1587, ze względu na poważne straty, zwłaszcza finansowe, spowodowane przez Sacco di Roma. Budowniczymi kościoła, którego projekt tradycyjnie przypisywano Giacomowi della Porta, byli architekci Annibale Lippi i Gregorio Caronica. Kościół został zbudowany w stylu gotyckim z kamienia z Narbony. Konsekracji dokonał w 1585 roku papież Sykstus V. W latach 1585–1586 zlecił on Domenicowi Fontanie zbudowanie drogi, która miała połączyć wzgórze Pincio z bazyliką Santa Maria Maggiore. Gdy ukończono prace, okazało się, że droga leży o wiele niżej, niż klasztor i kościół. Aby uporać się z tym problemem, architekt zaprojektował i zbudował dwubieżne schody z dwoma tarasami, prowadzące do kościoła.