L’église Sant'Andrea della Valle, dédiée à l'apôtre saint André, a été construite pour l'Ordre des Théatins, fondé par saint Gaétan de Thiène et le cardinal Gian Pietro Carafa (devenu ensuite pape sous le nom de Paul IV) se donnant pour tâche principale la formation des prêtres dans l’esprit du concile de Trente. C’est toujours la maison mère de l’ordre des Théatins, dont le couvent est contigu à l'église.
Le plan est en croix latine à nef unique flanquée de chapelles communicantes.
Peinture
La coupole est ornée d'une fresque de Giovanni Lanfranco représentant La Gloire du Paradis (1624-1627). Chef-d’œuvre du peintre, elle servit de modèle pour la décoration de nombreuses autres coupoles à travers l'Europe, notamment à celle de l'église du Val-de-Grâce à Paris, peinte par Pierre Mignard, ou encore à celle de la chapelle royale de San Gennaro dans la cathédrale de Naples, également peinte par Lanfranco. Les Pendentifs qui représentent les quatre Évangélistes sont dus au Dominiquin, grand rival de Lanfranco, qui a peint également les scènes de la vie de saint André, dans l'abside (1624-1628).
Les trois panneaux peints autour du maître-autel, au niveau de l'abside, qui illustrent le martyre de saint André, sont l’œuvre du Napolitain Mattia Preti.
Sépultures
L'église abrite les tombes des deux papes de la famille Piccolomini, Pie II et Pie III, papes respectivement au milieu du XVe et au début du XVIe siècle. Les tombes, intéressants monuments funéraires de style Renaissance très semblables par leur aspect, se trouvaient à l'origine dans l'ancienne basilique Saint-Pierre de Rome et ont été transférées à Sant'Andrea della Valle au début du XVIIe siècle.
L'église d'Etrigny (1771), petit village de Bourgogne, a été directement inspirée de Sant'Andra della Valle, comme l'indiquent les documents à disposition des visiteurs. C'est un pittoresque et très rare exemple de baroque tardif en Bourgogne dont la présence s'explique par cette inspiration romaine. On retrouve une façade imposante, quoique plus austère. Les habitants ont cependant préféré au dôme romain un grand clocher, surmonté d'une flèche de pierre.
Opéra
Le premier acte de l’opéra de PucciniTosca se passe à Sant'Andrea della Valle, en . Le peintre Mario Cavaradossi y exécute le portrait de Marie Madeleine. Sa maîtresse, Floria Tosca, soupçonne que les traits de la sainte sont ceux de la marquise Attavanti, une jeune femme venant prier à l'église, et laisse éclater sa jalousie. Le proscrit Cesare Angelotti, ancien Consul de la République de Rome, évadé du château Saint-Ange vient récupérer des vêtements que sa sœur, la marquise Attavanti, a laissés dans la chapelle familiale à son intention. Cavaradossi lui apporte son aide et lui offre le refuge de sa maison. Le baron Scarpia, chef de la police, vient dans l'église pour enquêter sur l'évasion d'Angelotti ; il assiste au Te deum destiné à célébrer la victoire annoncée des troupes autrichiennes sur Bonaparte à Marengo (l'issue réelle de la bataille sera annoncée au deuxième acte).