La chiesa di S. Frediano è menzionata per la prima volta nel 1061 con la doppia titolatura ai SS. Martino e Frediano e con un annesso ospedale. La chiesa e l’attiguo ospizio per i poveri e per i pellegrini sorgevano lungo un importante asse viario urbano ed extra urbano, che si collegava con la viabilità a sud dell’Arno fino a giungere nell’odierna piazza dei Cavalieri, cuore politico della città per tutto il medioevo.
Chiesa e ospedale furono affidati ai Camaldolesi dal 1076 al 1561, quando il complesso passò all’Ordine militare dei Cavalieri di Santo Stefano, che lo utilizzano come sepolcreto e che decorarono la parte centrale della facciata con la Croce dell’Ordine, poi eliminata dai restauri del 1964. Dopo un passaggio di proprietà ai Barnabiti, nel 1594, la chiesa venne corredata di cappelle nobiliari; in seguito alla soppressione del convento, da parte dei Lorena, la chiesa diventò parrocchia (1784), ed ha oggi funzione di chiesa universitaria.
L’attuale facciata, datata tra la fine dell’XI e l’inizio del XII secolo, è frutto del restauro del 1964, volto a recuperare l’aspetto medievale dell’edificio, più volte rimaneggiato nel corso dell’età moderna, soprattutto in seguito all’incendio del 1675. Questa si imposta su tre ordini dove archi ciechi, mensole, losanghe e oculi richiamano gli elementi tipici del romanico mediterraneo, ai quali si intrecciano i reimpieghi di elementi romani ben riconoscibili nell’architrave del portale.
Il campanile a pianta quadrangolare, oggi inglobato in edifici moderni, sembra fattura di XIII secolo. Lo spazio interno, a pianta basilicale, è scandito da colonne con capitelli di XI secolo, scolpiti con elementi antropomorfi e zoomorfi. Qui trova spazio una Croce con scene della passione: un dipinto su tavola con fondo a foglia d’oro del XII secolo, ripristinato nel 1970 dopo l’asportazione di pitture più recenti.