Francesco Borromini construyó La iglesia de San Carlos de las Cuatro Fuentes entre 1634 y 1641, dando rienda suelta a todo su talento. El mayor mérito de San Carlino es que Borromini partió de dos fuertes condicionantes:

- El reducido e irregular espacio. La iglesia de San Carlino cabría dentro de uno de los cuatro pilares que sostienen la cúpula de la Basílica de San Pedro del Vaticano; de aquí el dicho popular: «San Pietro è bello per la sua grandeza, e San Carlino per la sua piccolezza» (San Pedro es bello por su grandeza, y San Carlino por su pequeñez).
- La pobreza de los materiales de construcción, o, mejor dicho, los recursos económicos eran escasos. Toda la edificación está realizada con ladrillo macizo enfoscado y pintado en una misma gama cromática, y el suelo originario era de ladrillos de terracota. Las líneas arquitectónicas trazadas por Borromini suplieron y hasta superaron en belleza la carencia de ornato.

Así se comprende, pues, que quien entra en San Carlino se imagina en el interior de una sublime escultura y se deleita admirando su indecible belleza.

Borromini partió de una planta de cruz griega, con el tramo longitudinal más largo, y sustituyó las formas rectilíneas por curvas cóncavas y convexas.

El suelo original de la iglesia era de ladrillos de terracota; fueron cubiertos en 1898 por la pavimentación marmórea que se aprecia hoy día.

El primer nivel en altura está constituido, siguiendo el más puro estilo maderniano, por columnas gigantes y lisas, coronadas por capiteles de hojas de acanto, volutas y representaciones de granadas y laureles, simbolizando esto último la Pasión y la victoria.

Las columnas están dispuestas en cuatro series de cuatro columnas cada una, que se sitúan sobre las cuatro concavidades del perímetro de la iglesia. En cada una de estas series se aprecia, entre las columnas, una puerta central y unos nichos, que representan, figurativamente, cuatro fachadas que miran hacia el interior de la iglesia.

El segundo nivel de la estructura se sitúa entre la cornisa sostenida por las columnas y la cúpula. Sin duda, es el nivel de mayor dificultad técnica, puesto que ha de asentar la cúpula elíptica sobre la sinuosa planta de la iglesia.

Borromini logró esta proeza arquitectónica sirviéndose de cuatro arcos laterales y, detrás de ellos, cuatro ábsides, adornados con casetones y rosetones y con un frontón en su base. Llama la atención que los dos ábsides laterales están ligeramente achatados, sin que apenas se aprecie dicha alteración debido al diseño en escorzo de los casetones.

Para lograr la sustentación de la cúpula y generar belleza arquitectónica, Borromini recurrió a la torsión de los dos arcos laterales a medida que estos descienden a su base.

Las pechinas están adornadas por medallones con imágenes en relieve de la vida de San Juan de Mata, fundador de la Orden Trinitaria. Dichos medallones están orlados por caras de querubines aladas, tan características del estilo borrominiano.

El tercer nivel corresponde por entero a la cúpula elíptica de la iglesia, embellecida por una gran linterna situada en su cúspide. En su base, la cúpula está adornada por una corona de laurel y otra nobiliaria; en la cumbre aparece en relieve la figura de la paloma del Espíritu Santo. Así pues, en la base se simbolizan la victoria y la realeza, y en la cumbre la gloria.

El resto de la cúpula está adornada por figuras geométricas en relieve, destacando la cruz griega propia de la iconografía de la Orden Trinitaria. Desde la linterna y dos ventanales situados en la base de la cúpula se ilumina toda la iglesia.

La iluminación San Carlino está fuertemente condicionada por la intensidad de la luz solar. La luz cenital se hace difusa o profusa según su reflejo en las paredes de la iglesia, de colorido suave y uniforme.

El altar mayor está presidido por un bello fresco de San Carlos Borromeo, cardenal italiano del siglo XVI a quien está dedicado el templo, y los fundadores de la Orden Trinitaria en adoración a la Santísima Trinidad, obra de Pierre Mignard.

En los altares laterales hay dos grandes lienzos que corresponden al ‘Éxtasis de San Juan Bautista de la Concepción’, de Prospero Mallerini; y al ‘Éxtasis de San Miguel de los Santos’, de Amalia de Angelis.

Debajo del altar se halla la urna con los restos de la Beata Isabel Canori Mora, madre de familia y Terciaria Trinitaria.

A la izquierda del altar mayor se halla la capilla de los Barberini, evidenciada por el escudo de las tres abejas propio de esta noble familia romana. Preside esta capilla el cuadro ‘Descanso de la Sagrada Familia en Egipto’, de Giovanni Francesco Romanelli.

La Capilla de la Pasión está a la derecha de la entrada en la iglesia. Está decorada por tres pinturas de Giuseppe Milanese: ‘La coronación de espinas’, ‘La flagelación’ y ‘La crucifixión’.