Le prime tracce di questa chiesa risalgono ad un complesso abbaziale dei Benedettini (IX sec.), eretto sui resti di un tempio pagano. È stata poi completamente ricostruita nel 1553 - 75 seguendo i dettami del classicismo veneto e recentemente restaurata.

L'interno custodisce le reliquie del martire Giuliano che furono conservate all'interno del sarcofago in marmo d'Istria,  visibile al centro dell'abside, fino al 1910 e oggi poste in un'urna all'interno dell'altar maggiore. La tradizione dice che il sarcofago, di età romana, sarebbe approdato a Rimini dalla Dalmazia con le spoglie di San Giuliano Martire.

Sull'altar maggiore sono esposti dei capolavori di Paolo Veronese (Il martirio di San Giuliano, i santi Lorenzo e Giorgio Giustiniani) e al terzo altare sinistro il polittico di San Giuliano, preziosa opera di Bittino da Faenza.