L'atto di fondazione risale al 24 giugno 883 sopra una preesistente basilica cristiana del V sec.. La prima chiesa era un edificio a tre navate, molto semplice con la navata centrale larga il doppio di quelle laterali. La chiesa viene ingrandita tra il X e XII sec per sopraelevare la zona presibiteriale. Nel '700, per impulso del cardinale Borgia, furono sopraelevate le navate e le absidi e venne modificata la facciata. Alla basilica di santa Croce è legata la leggenda del tragico amore di Lotario e Imelda, una tipica storia di amor cortese fra il cavaliere e la sua dama.