Francesco Borromini a construit l'église de San Carlo alle Quattro Fontane entre 1634 et 1641, en donnant libre cours à tout son talent. Le plus grand mérite de San Carlino est que Borromini est parti de deux contraintes fortes :

- L'exiguïté et l'irrégularité de l'espace. L'église de San Carlino devait s'inscrire dans l'un des quatre piliers soutenant la coupole de la basilique Saint-Pierre au Vatican, d'où le dicton populaire: 'San Pietro è bello per la sua grandeza, e San Carlino per la sua piccolezza' (Saint-Pierre est beau pour sa grandeur, et San Carlino pour sa petitesse).
- Les matériaux de construction étaient pauvres, ou plutôt les ressources économiques étaient rares. Tout l'édifice est en briques pleines, enduites et peintes dans la même gamme de couleurs, et le sol d'origine était en briques de terre cuite. Les lignes architecturales tracées par Borromini compensent et même surpassent en beauté le manque d'ornementation.

Il est donc compréhensible que celui qui entre à San Carlino s'imagine à l'intérieur d'une sublime sculpture et se réjouisse d'en admirer l'indicible beauté.

Borromini est parti d'un plan en croix grecque, avec la section longitudinale la plus longue, et a remplacé les formes rectilignes par des courbes concaves et convexes. Le sol original de l'église était en briques de terre cuite ; il a été recouvert en 1898 par le dallage en marbre que l'on peut voir aujourd'hui.

Le premier niveau est constitué, dans le plus pur style madernien, de gigantesques colonnes lisses, couronnées de chapiteaux à feuilles d'acanthe, de volutes et de représentations de grenades et de lauriers, ces derniers symbolisant la Passion et la victoire.

Les colonnes sont disposées en quatre séries de quatre colonnes chacune, qui sont placées sur les quatre concavités du périmètre de l'église. Dans chacune de ces séries, entre les colonnes, il y a une porte centrale et des niches, représentant figurativement quatre façades donnant sur l'intérieur de l'église.

Le deuxième niveau de la structure se situe entre la corniche soutenue par les colonnes et la coupole. C'est sans doute le niveau le plus difficile techniquement, car la coupole elliptique doit prendre place sur le plan sinueux de l'église.

Borromini a réalisé cette prouesse architecturale en utilisant quatre arcs latéraux et, derrière eux, quatre absides, ornées de plafonds à caissons et de rosaces et dotées d'un fronton à leur base. Il convient de noter que les deux absides latérales sont légèrement aplaties, bien que cette altération soit à peine perceptible en raison de la forme raccourcie des caissons.

Pour soutenir la coupole et créer une beauté architecturale, Borromini a eu recours à la torsion des deux arcs latéraux qui descendent jusqu'à leur base.

Les pendentifs sont ornés de médaillons avec des images en relief de la vie de Saint Jean de Mata, fondateur de l'Ordre Trinitaire. Ces médaillons sont bordés de visages d'angelots ailés, si caractéristiques du style borrominien.

Le troisième niveau correspond entièrement à la coupole elliptique de l'église, agrémentée d'une grande lanterne à son sommet. À sa base, la coupole est ornée d'une couronne de laurier et d'une couronne noble ; au sommet, la figure de la colombe du Saint-Esprit apparaît en relief. La base symbolise ainsi la victoire et la royauté, tandis que le sommet symbolise la gloire.

Le reste de la coupole est orné de figures géométriques en relief, avec la croix grecque, typique de l'iconographie de l'ordre trinitaire. La lanterne et les deux fenêtres situées à la base de la coupole éclairent l'ensemble de l'église.

L'éclairage de San Carlino est fortement conditionné par l'intensité de la lumière solaire. La lumière zénithale est diffuse ou abondante en fonction de sa réflexion sur les murs de l'église, qui sont doux et uniformément colorés.

L'autel principal est présidé par une belle fresque représentant Saint Charles Borromée, cardinal italien du XVIe siècle à qui l'église est dédiée, et les fondateurs de l'Ordre Trinitaire en adoration de la Sainte Trinité, œuvre de Pierre Mignard.



Sur les autels latéraux se trouvent deux grandes toiles correspondant à l'"Extase de saint Jean-Baptiste de la Conception", de Prospero Mallerini, et à l'"Extase de saint Michel des Saints", d'Amalia de Angelis. Sous l'autel se trouve l'urne contenant les restes de la bienheureuse Isabel Canori Mora, mère de famille et tertiaire trinitaire.

À gauche du maître-autel se trouve la chapelle de la famille Barberini, comme en témoignent les armoiries des trois abeilles typiques de cette noble famille romaine. Le tableau « Repos de la Sainte Famille en Égypte » de Giovanni Francesco Romanelli préside cette chapelle.

La chapelle de la Passion se trouve à droite de l'entrée de l'église.. Elle est décorée de trois peintures de Giuseppe Milanese : 'Le couronnement d'épines', 'La flagellation' et 'La crucifixion'.