La basilique Sainte-Marie-du-Transtévère est l'une des plus anciennes églises de Rome, située dans le quartier du Transtévère. D'abord baptisée titulus Callixti car construite sous le pape Calixte Ier (217-222), avec l’accord de l’empereur Sévère Alexandre, elle fut probablement le premier lieu de culte chrétien officiellement ouvert au public.
Elle est reconstruite sous Jules Ier (337-358) puis sous le pontificat d'Innocent II (1130-1143) où elle fut décorée des mosaïques actuelles.
Selon une légende que rapporte Eusèbe de Césarée, une source d’huile serait apparue en 38 av. J.-C. à cet endroit, et aurait été interprétée par la population juive vivant dans le quartier comme un signe annonçant la naissance du Messie (en hébreu, messiah signifie "oint"). Toutefois, le Liber Pontificalis relate une autre légende et indique que le pape Calixte Ier (217-222) invita une communauté chrétienne à s'installer en 220 sur le site de la Taberna meritoria, une taverne pour soldats retraités, transformée en église domestique (titulus).
Bien qu'aucun vestige ne permette de localiser avec certitude les édifices publics chrétiens de Rome avant le temps de Constantin, la basilique sur ce site est connue sous le nom de Titulus Callisti. Le lieu aurait été réservé à l'usage chrétien par l'empereur Septime Sévère qui, devant régler le litige entre les chrétiens et les gardiens de la taverne, aurait dit : « Je préfère qu'il appartienne à ceux qui honorent Dieu, quelle que soit leur forme de culte. ».
En 340, le pape Jules Ier (337-352) reconstruit le titulus Callixti à une plus grande échelle. Renommé titulus Iulii pour commémorer son mécénat, c'est l'une des vingt-cinq paroisses initiales de Rome, peut-être la première dans laquelle la messe fut célébrée ouvertement.
Elle fut consacrée à la Vierge Marie probablement à l’époque du Concile d'Éphèse en 431. Même si l'inscription sur la chaire épiscopale affirme que c'est la première église dédiée à la Mère de Dieu, elle n'est pas la plus ancienne église mariale de la ville : Sainte-Marie-Majeure reste la doyenne, puisqu'elle a été consacrée à la Vierge dès sa construction, au IVe siècle.
Elle est restaurée deux fois aux cinquième et huitième siècle. Lors de cette dernière restauration, initiée par le pape Adrien Ier entre 772 et 795, des nefs latérales sont ajoutées.
La Basilique connaît d'autres modifications au IXe siècle sous l'impulsion du pape Grégoire IV, le chœur est surélevé, un chancel est ajouté, l'autel est couvert d'un ciborium, enfin une crypte est aménagée afin d'y accueillir les reliques de Calixte Ier, Corneille et Calépode.
En 1140-1143, l'église est reconstruite sur ses anciennes fondations par le pape Innocent II. Un transept y est ajouté et l'abside est décorée de mosaïques. Les chapiteaux ioniques, richement sculptés, en remploi dans la nef, ont été récupérées dans les ruines des Thermes de Caracalla et du temple voisin d'Isis sur le Janicule. Quand, au cours du XIXe siècle, des étudiants identifient, sur leurs décors sculptés, les visages d'Isis, de Sarapis et de Harpocrate, le pape Pie IX fait marteler les visages offensants lors d'une restauration en 1870.