È una delle più antiche chiese sutrine. Il complesso rupestre sorge intorno all’anno 1000 su di un antico sito preesistente occupato, già a partire dal periodo paleocristiano, da anacoreti e comunità monastiche, forse a sua volta sorto su un preesistente luogo di culto etrusco. Un atto di donazione del 1023, rivela l’esistenza di una cella “Sancta Fortunata de Sutrio” che dipendeva a sua volta dal monastero romano dei santi Andrea e Gregorio al Celio, ma già a partire dal secolo precedente nello stesso luogo è attestata la presenza di un cenobio benedettino. Un atto del gennaio 1142 sanciva la fine di una controversia tra un nutrito gruppo di sutrini che doveva restituire merci o bene che erano da loro detenuti in modo indebito e che spettavano invece alla chiesa di Santa Fortunata. Il piccolo monastero rupestre godette di una certa floridezza economica soprattutto durante gli ultimi anni del Duecento e che nei primi anni del Trecento al suo governo ancora veniva designato un monaco del cenobio celimontano da cui dipendeva. Nel 1451 sono assegnati fondi all’abate di san Gregorio per la riedificazione della chiesa di Santa Fortunata e del suo convento. Con ogni probabilità alla fine del XV secolo, è costruita una nuova chiesa in muratura e la chiesa rupestre subisce una progressiva dismissione, la maggior parte degli ambienti progressivamente sono riutilizzati a scopo produttivo. Fino al 1960 nei pressi della chiesa vi era una sorgente ritenuta miracolosa per l’allattamento; era tradizione, per le partorienti, andare in pellegrinaggio per bere l’acqua che vi sgorgava, così da poter beneficiare delle sue proprietà taumaturgiche che avrebbero fatto crescere il seno per un allattamento del neonato senza problemi di mancanza di latte.