En 1541, un siciliano de nombre P. Antonio Lo Duca, que era sacerdote en Santa Maria di Loreto, experimentó una visión en la que las ruinas de las Termas de Diocleciano estaban ocupadas por los ángeles de los siete mártires. Esta visión convenció al sacerdote de que se debía construir una iglesia sobre las ruinas de los baños e inmediatamente fue a los baños para pintar los nombres de los siete arcángeles sobre siete de las ocho columnas de granito del antiguo baño, luego comenzó su campaña para la construcción de la Iglesia.
Desafortunadamente, el Papa Pablo III no estuvo de acuerdo y la construcción no comenzó hasta que su sucesor, el Papa Julio III, consintió en permitir que se construyera la iglesia. Fue en 1561 cuando el Papa Pío IV inauguró oficialmente el inicio del proyecto. En julio de ese año, emitió una declaración escrita que decretaba que la iglesia se construyera en honor de Beatissimae Virgini et omnium Angelorum et Martyrum, o la Santísima Virgen y todos los Ángeles y Mártires.
Según la leyenda, estos siete mártires, Largus, Emerald, Cyriac, Sisinnius, Trasonius, Marcellinus y Saturninus, eran esclavos que habían muerto durante la construcción de los antiguos baños romanos. A pesar de varios contratiempos que retrasaron la construcción de la basílica, Miguel Ángel creó diseños arquitectónicos para la iglesia y comenzó a trabajar en Santa Maria degli Angeli e dei Martiri en 1563. Miguel Ángel diseñó esta iglesia renacentista para que se asentara dentro del frigidarium (una gran piscina fría utilizada para cerrar los poros después de sumergirse en las piscinas calientes) de las Termas de Diocleciano en la Piazza della Repubblica.
Desafortunadamente, la basílica iba a ser la última gran obra del famoso artista Miguel Ángel. Al año siguiente de comenzar a trabajar en Santa Maria degli Angeli e dei Martiri, Miguel Ángel falleció. Murió en 1564, solo tres semanas antes de lo que habría sido su 89 cumpleaños. Luego, sus diseños fueron completados por su alumno, Jacopo Lo Duca, quien también resultó ser sobrino del padre. Antonio Lo Duca.
Una vez completada la estructura, la iglesia fue otorgada a los cartujos, una orden religiosa católica de monasterios de clausura fundada por San Bruno de Colonia en 1084. La orden incluía tanto a monjes como a monjas que se habían mudado de su antiguo monasterio en Santa Croce en Gerusalemme. Poco después de su llegada a Santa Maria degli Angeli e dei Martiri, los cartujos construyeron un monasterio al lado, que puede o no haber sido también diseñado por Miguel Ángel. Tiempo después, en el año 1702, el Papa Clemente XI encargó a Francesco Bianchini, matemático, arqueólogo, historiador, filósofo y astrónomo, diseñar un reloj de sol para instalar en el suelo de la iglesia.
Este reloj de sol, o línea meridiana, cumplía múltiples funciones. Quizás el más importante de estos en ese momento fue validar la precisión del nuevo calendario gregoriano. Esta herramienta fue extremadamente importante para la iglesia, ya que le dio al Papa los medios para poder hacer una predicción exacta de la fecha de la Pascua. Esta línea meridiana está fijada en el suelo, a lo largo de un lado de la basílica. Hasta el día de hoy, uno puede visitar Santa Maria degli Angeli e dei Martiri y ver este notable reloj de sol funcionando tal como lo hizo durante la época del Papa Clemente XI.
A través de un agujero muy pequeño en la pared en el lado sur de la iglesia, un rayo de luz solar se filtra y proyecta un rayo de luz directamente sobre la línea meridiana en el piso. Cada día, al mediodía, este rayo de luz solar recorre la línea. Cuanto más larga sea la línea, con mayor precisión se puede calcular la duración del año. Bianchini también agregó algunos agujeros estratégicamente ubicados en el techo, que permitieron luego observar el paso de las estrellas. El reloj de sol meridiano se utilizó para ajustar los relojes en Roma durante casi 150 años.
Si bien Santa Maria degli Angeli e dei Martiri es el proyecto arquitectónico final que proviene del genio creativo de Miguel Ángel, también es muy posible que sea uno de los mejores. La basílica no solo es un monumento notable a Miguel Ángel, sino que también es un monumento atemporal a la fe, el arte, la ciencia y la historia romana.
