Pomysłodawcą przebudowy tej części miasta i budowy prawie bliźniaczych kościołów, jakie stanęły między via del Corso i via di Ripetta, był ambitny papież Aleksander VII, który w 1662 roku nakazał zmodernizować cały teren wokół placu. Polecił przy tym przebudowę znajdującego się przy nim już od średniowiecza kościoła Santa Maria del Popolo, ustawienie na placu obelisku Flaminio i odrestaurowanie bramy miejskiej (Porta del Popolo). 

Projektantem interesującego nas kościoła Santa Maria dei Miracoli był Carlo Rainaldi, a powstał on dzięki finansowemu wsparciu kardynała Girolamo Gastaldiego, który liczył na to, że w ten sposób upamiętni swoje imię na wieki, co też się stało – przybytek ten stał się mauzoleum jego rodziny. Niestety, gdy zmarł papież, wstrzymano prace nad budową świątyń. Wznowiono je po ośmiu latach, a sfinalizowano w 1681 roku, już pod okiem innego renomowanego architekta, Carlo Fontany.

Kościół zbudowany został na kolistym planie, który wydłuża się w kształt przypominający dziurkę od klucza, gdyż uzupełnia go absyda w formie litery U.  Jego fasadę zdobi natomiast kolumnowy portyk, a całość wieńczy ośmioboczna kopuła z latarnią, którą flankuje pojedyncza, wysmakowana w formie dzwonnica. Jej prawie bliźniaczy odpowiednik znajduje się na sąsiednim kościele, dzięki czemu powstaje wspaniały akcent dwóch dzwonnic, wprowadzających gości do miasta. Elewację świątyni zdobi także dziesięć posągów świętych postaci, wyrzeźbionych przez renomowanych uczniów Gian Lorenzo Berniniego, między innymi Ercole Ferratę. 

Kościół poświęcony jest Matce Boskiej Cudownej, co odnosi się do znajdującego się w jego ołtarzu głównym cudownego obrazu, jakich skądinąd wiele znaleźć można w Wiecznym Mieście. Właściwie jest to kopia obrazu, którego historia jest dość skomplikowana i łączy się z dziejami pewnej niepozornej ikony, dawno temu znajdującej się w niszy muru w pobliżu starożytnej Porta Flaminia (Porta del Popolo). Zgodnie z legendą w 1325 roku pewnej kobiecie wpadło dziecko do rzeki i zrozpaczona szukała ratunku w modlitwie do Marii, którą ów obraz przedstawiał. Dziecko cudem się uratowało, a ikonę przeniesiono w inne miejsce w pobliżu rzeki i stworzono dla niej małą kaplicę. Opiekę nad nią powierzono w 1515 roku Bractwu Szpitala Nieuleczalnie Chorych z kościoła San Giacomo degli Incurabili (późniejszego San Giacomo in Augusta). Ostatecznie obraz o cudownej mocy przeniesiono w 1590 roku do owego kościoła, a w kapliczce, wciąż niszczonej przez powodzie, umieszczono jego kopię. I to ona znalazła się ostatecznie w ołtarzu głównym kościoła Santa Maria dei Miracoli. Dekoruje go bogata oprawa architektoniczna, a wieńczą cztery anioły dłuta Antonio Raggiego, być może najzdolniejszego, a zapewne najbardziej wydajnego współpracownika Gian Lorenzo Berniniego. Na ścianach bocznych prezbiterium widnieją bogato zdobione nagrobki: dobroczyńcy kościoła – wspomnianego kardynała Girolamo Gastaldiego i jego brata, markiza Benedetto Gastaldiego. Medalionom zmarłych wykonanym z brązu towarzyszą personifikacje cnót – kardynałowi Wiara i Nadzieja, natomiast jego bratu Roztropność i Wstrzemięźliwość. I one wykonane zostały przez doskonałego sztukatora i specjalistę od aniołów – wspomnianego Antonio Raggiego.

We wnętrzu nie znajdziemy arcydzieł, bardziej są to obiekty kultu i dewocji niż sztuki, ale w tym wypadku godna jest uwagi sama koncepcja późnobarokowej świątyni w duchu klasycyzującym. Monumentalnie pnące się w górę pilastry wspierają gzyms belkowania, na którym spoczywa kopuła oświetlająca wnętrze.  Z powodów ekonomicznych, a nie artystycznych pozostawiono ściany murowane, pokrywając je jedynie farbą. Tylko w partii prezbiterium z oczywistych względów kardynał zadbał o przepych i reprezentację. W części centralnej korpusu kościoła, poza dwoma pięknymi aniołami podtrzymującymi herb rodowy kardynała (cztery wydłużone kwadraty ustawione w linii poprzecznej), nie mamy wiele dekoracji, nawet pilastry pozostają nagie, pozbawione kanelowania, a ich kapitele złoceń. Dominującym elementem jest natomiast powtarzający się po obu stronach łuk triumfalny, nadający wnętrzu majestatyczny wygląd. Wnętrze ożywia rozczłonkowany gzyms i występujące do przodu, to znowu cofające się przyczółki. Dzięki temu zabiegowi architektura ta jest żywa, nie została zabalsamowana w marmurowej powłoce, którą tak często oglądamy w Rzymie – powtarzające się pilastry, tympanony i frontony stanowią element wnętrza będącego swoistą wariacją na temat architektury antycznej, którą jednak urozmaicono nowym, barokowym duchem. Duże okna u nasady kopuły wprowadzają do wnętrza światło, a cztery chóry śpiewacze, znajdujące się w partii gzymsu, przypominają o muzyce, która w tym miejscu rozbrzmiewała, towarzysząc ceremoniom mszalnym.