Inizialmente fu chiamato l'architetto Carlo Fontana ma, essendo troppo costoso il suo progetto, si ripiegò su quello dell'architetto padre Gregorio Castrichini. Ultimati i lavori, la nuova chiesa fu consacrata il 14 febbraio 1773 dal cardinale vescovo Enrico Stuart Duca di York.L'ampliamneto fu notevole viste le dimensioni finali dell'edificio: lunghezza totale 35,20 metri; larghezza massima esterna 18,15 metri; altezza al tetto 21,10 metri.
L' attuale chiesa del Gesù risale quindi al XVII secolo e ripropone il tipico schema delle chiese romane realizzate tra la seconda metà del XVI sec e i primi decenni del XVII. La facciata in travertino (attribuita a Pietro da Cortona) è molto elegante e sobria e si rifà a quella della romana Chiesa del Gesù in Roma. Bello il doppio ordine di lesene sovrapposte, composite in basso e corinzie in alto. Nelle due nicchie, che si aprono nella parte inferiore, sono collocate le statue dei santi Ignazio di Loyola e Francesco Borgia. Nel frontone, spezzato al di sopra del portale, una lapide del 1773 ricorda la dedica della chiesa a San Gregorio Magno.
Piazza del Gesù
Varcando la soglia, la chiesa ci accoglie con la sua croce latina a navata unica con volta a botte (con quattro cappelle laterali dedicate alla Maddalena; a san Francesco Saverio e a san Vincenzo Pallotti; a san Sebastiano e sant'Agnese; alla Madonna Refugium peccatorum). Ciò che colpisce dell'interno della chiesa è la perfetta integrazione fra architettura e pittura che dilata gli spazi grazie a soluzioni illusionistiche di gusto barocco, a partire dalla finta cupola posta all'incrocio del transetto con la navata (probabilmente eseguito da A.Colli su disegno di Padre Andrea Pozzo, l'autore anche dell'altra cupola dipinta nella romana chiesa di Sant'Ignazio da Loyola).
La descrizione del lavoro ci viene fornita dallo stesso Andrea Pozzo che a corredo della Figura 69 del suo "Trattato" riporta: "In una chiesa di Frascati, avendo io a dipinger l'Altar maggiore nel concavo di una Tribuna, nè essendovi denari di farlo di materia, con cui potesse sporger in fuori, io feci questo disegno, supplendo coll'arte a quel che mancava per natura; sicchè paresse convesso, mentre in realtà egli era al contrario". Contemporaneamente all'esecuzione dell'altare maggiore egli fornì i disegni per la finta cupola del transetto che fu poi finita di dipingere nel 1701 dal suo allievo piemontese Colli.
Il risultato è molto bello, soprattutto grazie alla presenza di dette aperture che caratterizzano l'edificio. Sul pavimento è facilmente individuabile un disco nero; ponendosi su di esso si può godere del magnifico effetto prospettico di illusione spaziale.
La soluzione della finzione scenica, presente nella citata chiesa di Sant'Ignazioin Roma, è ripetuta qui anche dagli affreschi con pittura in prospettiva nelle cappelle del transetto e nell'abside dove, nella parete concava, è raffigurata la scena della "Circoncisione di Gesù" in un superbo baldacchino sormontato da una finta calotta. La grande tela, dal diametro di otto metri, di Andrea Pozzo riprende con effetto prospettico e illusionistico, i motivi decorativi della chiesa: finestre, lesene, capitelli e lanterna centrale. Le pitture, che si distinguono per la loro severa semplicità, creano attraverso un attento studio e un'abile tecnica, un rapporto diretto con l'osservatore ed ancora di più con il fedele richiamandolo alla preghiera e ai veri valori della vita.
Anche altre opere presenti nella chiesa (Fuga in Egitto, Gesù tra i Dottori) sono di Andrea Pozzo.
