Costruita su progetti dell'architetto Francesco Fornari, ultimata e consacrata nel 1968, è sede della parrocchia omonima, e dedicata ai primi martiri della Chiesa romana, che sono morti durante le persecuzioni scatenate dall'imperatore Nerone dall'anno 64 al 67. Dal 1969 è sede del titolo cardinalizio dei Santi Protomartiri a Via Aurelia Antica.
In questo luogo di culto abbiamo installato l'innovativa soluzione Thermal Technology per il riscaldamento dei fedeli inserita negli schienali dei banchi della chiesa.

"Nella nostra Parrocchia, Santi Protomartiri Romani in Roma, abbiamo il sistema di riscaldamento con i pannelli radianti sui banchi da novembre 2023. Posso attestare che è stata la miglior soluzione per la nostra realtà. Anzitutto per il risultato: l'impianto riscalda le persone (e non l'aria) e l'effetto sulle persone è di tepore. Poi per la duttilità, in quanto l'impianto si può accendere solo per il tempo effettivamente necessario (noi lo accendiamo solo qualche minuto prima della celebrazione) e solo in base al numero di persone presenti (mediante la suddivisione dei banchi in settori). E infine per i costi: sia il costo dell'impianto sia i costi energetici sono decisamente ragionevoli. Se in futuro dovessi provvedere a un impianto di riscaldamento in qualche altra Parrocchia, sicuramente opterei nuovamente per questo impianto."

—Don Alessandro - Parroco della chiesa Santi Protomartiri Roma