Francesco Castelli (1599-1667), conegut com Borromini, va ser un deixeble avantatjat de Bernini. Allunyat de l’arquetip renaixentista de “l’artista total”, la seva obra va centrar-se exclusivament en el camp de l’arquitectura, camp en el qual va assoli l’excel·lència. Extraordinari i original dissenyador, dotat d’una gran fantasia, Borromini va ser també un magnífic mestre d’obres, capaç de resoldre els problemes concrets de la construcció i escollir els materials i les tècniques més adients.

La gran oportunitat de Borromini per independitzar-se com a arquitecte, el seu primer encàrrec individual i el seu bateig com a gran artista del Barroc, va arribar el 1634, quan els Trinitaris Descalços van encarregar-li la construcció del Monestir de San Carlo alle Quattro Fontane de Roma.

La petita església, construïda entre 1638 i 1641, és considerada per molts autors com una obra mestra icònica del Barroc romà, una peça cabdal de l’arquitectura del segle XVII. La seva planta es basa en un rombe format per dos triangles equilàters amb una base comuna que correspon amb l’eix transversal de l’edifici. Sobre aquesta base geomètrica, Borromini desenvolupa una línia sinuosa i contínua que dibuixa una el·lipsi ondulada. Un senzill esquema geomètric que derivaria en la construcció d’un espai en moviment permanent.

La línia recta queda desterrada de l’edifici. Borromini evità un exercici de classicisme lineal, però també les formes circulars simples, per introduir un oval corrugat. Tot plegat molt barroc. Així, el moviment que insinuen les parets convida a realitzar una contemplació continuada, sense pauses visuals. Observant la planta podem veure com entre els dos eixos, el longitudinal que ens porta des de l’entrada fins a  l’altar i el transversal, queden definits quatre sectors, però en la pràctica l’alternança de columnes i nínxols desmaterialitza el mur fins a l’alçada de l’entaulament. Les parets proporcionen un efecte il·lusionista d’ondulació cap dins i cap a fora; sembla que no siguin de pedra, sinó d’un material flexible, i que hagin estat posades en moviment per l’energia que desprèn l’edifici.

Sobre aquestes parets onejants, sinuoses, la presència dels arcs torals i les petxines delimiten la transició cap a un oval continu que es converteix en la magnífica base per a una cúpula alleugerida per un cassetonat on es combinen admirablement creus, hexàgons i octògons. Els cassetons s’empetiteixen en apropar-se al llanternó donant pas a un efecte il·lusionista que suggereix a l’espectador una alçada major que la real. La llum penetra zenitalment a través del llanternó, però també per les finestres situades a la base de la cúpula, les quals estan amagades, fent-se gairebé invisibles, per la decoració de fulles. D’aquesta manera, la cúpula sembla surar sobre les formes sòlides i compactes de l’edifici. Tota una genialitat il·lusionista.

D’altra banda, el claustre, construït en paral·lel a l’església, té una forma rectangular, amb unes curvatures convexes als quatre vèrtexs, de forma que queda transformat en un octògon amb quatre costats rectes i quatre de corbats. A més, presenta dos pisos amb columnes toscanes, arquitravat en el superior i amb arcs de mig punt alternats amb panys en l’inferior.

Finalment, la façana del temple no es va bastir fins el 1665 (i la decoració escultòrica no va enllestir-se fins 1682). Els elements ondulants de la façana, completada cap al final de la vida de Borromini, són també una obra mestra del Barroc. El temps que va transcórrer entre la construcció de l’església i la finalització de la façana, la darrera obra de Borromini, no van comportar un trencament estilístic. Així, la façana és totalment coherent en relació a la resta del conjunt.

Es tracta d’una façana articulada per la conjunció de dos cossos superposats i separats per un poderós entaulament. En el disseny de cadascun dels cossos, Borromini recorre a la combinació d’un ordre de columnes petit i un de gegantí. Cada pis es composa de tres carrers en sentit vertical. A l’inferior, l’obertura central és convexa, mentre que les laterals són còncaves. Al superior, en canvi, totes tres obertures són còncaves, alterant el ritme onejant de la façana. A més, mentre que el cos inferior està perfectament delimitat per l’entaulament, el superior assoleix un ritme ascendent mitjançant la presència del medalló ovalat sostingut pels àngels, el qual corona la part central i trenca totalment l’efecte d’horitzontalitat creat per l’entaulament.

En la part inferior, les columnetes dels sectors laterals emmarquen petites finestres ovalades i serveixen de suport per als nínxols que vesteixen la façana amb estàtues. En canvi, a dalt, les columnetes emmarquen nínxols i sostenen entrepanys de mur. D’aquesta manera, Borromini inverteix les parts obertes i tancades. L’obertura central culmina amb una fornícula que presenta la figura de Sant Carles, emmarcada per les ales dels dos querubins que flanquegen el nínxol.