La chiesa fu costruita tra il 1928 ed il 1932 dalle Figlie di Maria Immacolata di Guadalupe e dedicata alla Madonna di Guadalupe, patrona del Messico, annessa al loro convento; questo sorgeva in un'area residenziale destinata dopo la prima guerra mondiale ai dipendenti delle poste e delle comunicazioni chiamata Le Case Nuove e che, secondo il progetto originario, sarebbe dovuta essere una città giardino composta da 300 villini (dei quali furono ne realizzati soltanto 50 circa). Il complesso religioso venne poi venduto alla diocesi di Roma, che vi eresse una parrocchia: essa fu istituita il 22 giugno 1936 con il decreto del cardinale vicario Francesco Marchetti Selvaggiani Dominici gregis. Il 29 aprile 1969 venne istituito da papa Paolo VI il titolo cardinalizio di "Nostra Signora di Guadalupe a Monte Mario", che insiste sulla chiesa. Nel corso degli anni 2000 l'edificio è stato oggetto di un intervento di restauro, nel corso del quale è stato realizzato il ballatoio interno e sono stati aperti i rosoni dell'abside.

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