A metà del Settecento fu donato alla chiesa
il corpo della santa titolare, rinvenuto nelle catacombe romane
di San Callisto.
Nel 1814 Pio VII sostò a Cesena di ritorno dalla prigionia di
Fontainebleau e si impegnò a finanziare la costruzione della nuova
chiesa (il palazzo della sua famiglia si trova poco oltre sulla
stessa strada). Ricorda Francesco Zarletti: "Giunto il Papa a
Roma comise al suo architetto Giuseppe Valadier l'incarico di
ricostruire tanto la chiesa che l'abbitazione di questo parroco
di S. Cristina prendendone il dissegno dal Panteon di Roma tenendosi
a quelle modificazioni che esigeva la località del luogo". I lavori
ebbero inizio nel 1816, ma i fondi inviati da Roma furono appena
sufficienti per la realizzazione del sotterraneo, un mirabile
ambiente circolare coperto da una calotta ribassata. Malgrado
il tentativo del pontefice di ridurre la spesa affidando un nuovo
progetto a Benedetto Barbieri, il disegno del Valadier, strenuamente
difeso dalla nobiltà cesenate, fu condotto a realizzazione con
lievissime varianti, grazie a un nuovo finanziamento. I lavori,
diretti dallo stesso Barbieri e da Curzio Brunelli, ebbero termine
nel 1825, ma il campanile fu costruito solo nel 1894. Già nel
1806 la chiesa aveva perso il titolo parrocchiale, pur rimanendo
aperta al culto. Oggi è regolarmente officiata nelle festività
e visitabile su richiesta (suonare in sacrestia). È stata restaurata
a partire dal 1981.
L'unico elemento di rilievo della semplice facciata è il portico
d'ingresso a colonne doriche, ricavato in un arretramento della
parte centrale che consente la visione, dalla strada, della cupola.
La trabeazione, che regge lo stemma papaha il compito di allineare
al filo stradale questa originale articolazione di volumi. Il
contrasto cromatico fra pietra e laterizio non fu in realtà voluto
da Valadier: l'architetto aveva infatti previsto l'intonacatura
di tutte le parti murarie, mai realizzata. L'interno è a pianta
circolare, coperto da una cupola cassettonata al centro della
quale si apre l'occhio della lanterna. Colonne ioniche binate
segnano il perimetro e inquadrano le cappelle. Se il Pantheon
è l'evidente modello per quanto riguarda la struttura architettonica,
il candore assoluto di questo interno è quello del più puro ed
elegante neoclassicismo.Un secondo stemma papale sovrasta l'ingresso
alla cappella maggiore. Il tabernacolo originale, realizzato su
disegno del Valadier, è stato spostato in sacrestia e sostituito
da quello disegnato nel 1956 da Giannetto Malmerendi, autore anche
dell'altar maggiore. La tela che raffigura "I Santi Cristina,
Pio Ve Demetrio" è storicamente attribuita (Sassi) alla bottega
di Vincenzo Camuccini. La cappella sinistra contiene una tela
di Giambattista Razzani con "La Beata Vergine di Costantinopoli,
San Francesco Saverio e Sant'Ignazio di Loyola". Nella cappella
destra, un modesto "Sant'Antonio da Padova" del cesenate Gabriele
Fabbri (1826, Sassi). Sempre sulla destra della cappella maggiore
si apre l'ingresso a un ambiente separato nel quale si conservano
reliquiari, arredi sacri e due piccole tele con "L'ultima cena"
e "La flagellazione di Cristo".