Sant'Ivo alla Sapienza fu tema difficilissimo per Borromini, condizionato dalla preesistenza del palazzo e del cortile, realizzati da Giacomo della Porta, che lasciavano uno spazio grossolanamente quadrangolare molto limitato per far sorgere la chiesa.
Da questi vincoli egli ricaverà un'occasione di grande libertà. Sceglie una matrice triangolare che gli consente di creare un organismo orientato già dalle linee del triangolo costruito; raddoppia il triangolo per creare una stella a sei punte che occupi tutta la superficie a disposizione, ed a questa forma sottrae ed aggiunge spazi circolari secondo un rigoroso schema logico. L'esigenza di sfruttare il più possibile un lotto di forma quadrata, l'interesse per un involucro mistilineo (che gli permettesse di continuare l'esperienza di San Carlino alle Quattro Fontane) e l'idea di trarre spunto da forme simboliche (capaci di legare l'origine e lo schema a dei significati primari) saranno i motivi ispiratori del progetto.
Il risultato è ottenuto con estrema purezza ed apparente semplicità: la pianta centralizzata, mistilinea, disegna una sorta di stella a sei punte, e le mura ne ricalcano il perimetro. La parete è divisa da una serie di lesene scanalate, delle sottilissime cornici orizzontali, che sottolineano gli spigoli interni concavi e convessi della chiesa; sopra questa fascia vi è una cornice non eccessivamente aggettante, con funzioni di trabeazione, in cui ritroviamo il motivo del soffitto leggermente concavo, già visto nel San Carlino; sulla trabeazione poggia infine la cupola con sottili costolature che convergono all'ultimo anello della lanterna. Lo spazio interno è racchiuso in un involucro unitario in cui c'è un riferimento classico al Pantheon, come testimonia anche la totale visibilità da ogni parte di tutta la struttura. Del resto la partenza geometrica, creata dalla contaminazione di forme dure e forme concave, fa pensare a un bilanciamento di movimenti centrifughi e centripeti, intrecciati tra loro. La conclusione più profonda è verso l'alto, dove decorazioni di stelle, che rimpiccioliscono, e l'immagine dello Spirito Santo sul soffitto della lanterna, suggeriscono altezze smisurate ed intoccabili. L'effetto della luce, che entra incrociandosi sia dalla lanterna sia dalle finestre, è estremamente efficace e, unito al candore totale delle mura, sembra rendere le pareti della chiesa come diafane e trasparenti.
All'interno si segnala la pala d'altare con Sant'Ivo patrono degli avvocati di Pietro da Cortona, incompiuta per la morte del maestro nel 1669 e terminata dai suoi allievi.