Nota nei documenti dal 1470, la chiesa ha avuto una fase medioevale che ha riutilizzato le strutture della cella del tempio antico ed è stata testimoniata fino agli anni trenta del secolo scorso anche dai resti di un campanile romanico addossato alle sue strutture.
La chiesa è stata ricostruita nelle forme attuali a partire dal 1482, a seguito di un lascito di Stefano Satri de Baronilis (guardiano del vicino ospedale di S.Maria in Portico), il cui monumento sepolcrale è conservato al suo interno. La costruzione, ad unica navata con abside poligonale coperta a cupola, è arricchita da un interessante affresco absidale dei primi anni del XVI secolo dipinto da Pietro Turini, pittore della cerchia di Antoniazzo Romano.

Nel 1574 l’edificio è stato ceduto alla Università dei Sartori che ha intitolato la chiesa al suo patrono S.Omobono e nei medesimi anni ha curato il restauro dell’edificio e l’ultimazione della facciata.

Negli anni ’20-’30 del XX secolo, la nuova sistemazione della via del Mare (attuali via del Teatro di Marcello e via L.Petroselli), destinava alla demolizione l’intero isolato comprendente la chiesa, per costruire nuovi uffici del Governatorato. L’eccezionale importanza dei rinvenimenti archeologici effettuati nel corso dei lavori determinava, tuttavia, una modifica al progetto e la conservazione della chiesa. Questa, completamente isolata dagli edifici che le si addossavano, alla fine degli anni ‘30 è stata oggetto di importanti lavori di consolidamento e restauro e di sistemazione degli esterni.

La chiesa è attualmente chiusa in attesa di restauro.