Le pape Léon X (1513-1521) lança le projet de construction d'une chapelle universitaire dédiée aux saints Léon, Pape et Fortunat, martyr.
Cependant, l'ensemble du complexe ne fut achevé que vers 1660 sous le pontificat d'Urbain VIII Barberini, qui confia le projet au célèbre architecte Francesco Borromini. Celui-ci s’occupa également de la construction de la belle Eglise de Saint Yves.
La dédicace s'adressa en particulier à Saint Yves parce que les avocats consistoriaux, qui avaient parrainé sa construction, voulaient également qu'elle soit dédiée à leur saint patron. Par conséquent, le nom entier est devenu l'Eglise des saints. Léon, Yves et Pantaléon, ce dernier ne fut ajouté que plus tard. En 1870, l’édifice fut fermé et réduit à un magasin de livres de la bibliothèque Alexandrine, jusqu'à ce qu'en 1926, il soit rouvert et consacré comme lieu de culte.
