Esta iglesia barroca comenzó a construirse en 1669 por el arquitecto Marcos López y se concluyó por Francisco de Moradillo en 1761. Es posible que en el proyecto participasen también José de Churriguera y Pedro de Ribera. Situada entre los barrios de Lavapiés y La Latina, su planta es de cruz griega y está coronada con una gran cúpula de tambor sobre pechinas de estilo bizantino. El interior consta de tres naves y cuatro capillas cerradas con sus correspondientes cúpulas.

La fachada fue construida en granito y ha sido atribuida a Churriguera. Se compone de ocho grandes pilastras rematadas con capiteles de orden compuesto. Las dos pilastras de cada extremo encuadran las dos torres y entre las cuatro del centro se disponen tres arcos de acceso de medio punto. Sobre los arcos, se colocaron en nichos las estatuas de San Cayetano, de Nuestra Señora del Favor, y de San Andrés Avelino, realizadas en piedra caliza por Pedro Alonso de los Ríos.

El templo fue incendiado en 1936 durante la Guerra Civil, y hubiera quedado totalmente destruido de no ser por el apeo y cimbrado que llevó a cabo Fernando Chueca Goitia. Durante la posguerra fue reconstruida, salvándose íntegramente su fachada y rehaciéndose la gran cúpula central.

Cada 7 de agosto se festeja la festividad de San Cayetano, la primera de las tres devociones  más importantes que se celebran en Madrid durante el mes de agosto, junto a San Lorenzo y La Paloma. Por ello, la parroquia oficia una procesión en la que existe una tradición centenaria según la cual a quien le reza el día de su fiesta, coge una flor de su carroza y le acompaña durante el desfile, el santo oye su petición.