Борромини завоевал признание постройкой небольшой францисканской церкви Сан-Карло алле Куатро Фонтане (Святого Карла у Четырех Фонтанов) в Риме (1638-1667 гг.).
Маленькая церковь привлекла внимание всего Рима, слава о ней быстро распростанилась по всей Европе. Возможно, неудобное расположение церкви - на перекрестке двух удиц - вынудила архитектора принять необычное решение - в одном здании он соединил модули, которые до него никто не сочетал - 3 модуля, которые обычно монгли быть использованы только в трех разных зданиях:
Эта сложная комбинация объединяется сложными вплетенными ритмами. Наружный облик церкви организован Борромини с расчетом на создание впечатления повышенной живописности. Фасад расчленен на два яруса, каждый из которых наделен ордером. Основная часть фасада представляет собой как бы декоративную аппликацию, наложенную на поверхность стены. Карнизы имеют сложно изогнутую, волнообразную форму. Гладкие поверхности отсутствуют вовсе. В интерколюмниях — ниши со скульптурой, четыре скульптурные группы с фонтанами и определили название церкви.
Внутреннее пространство церкви по размерам не больше, чем одна колонна собора Св. Петра. Церковный неф напоминает очертаниями плана два колокола, примыкающие друг к другу своими основаниями. Такая форма позволила придать всем внутренним стенам волнообразность и увенчать здание овальным куполом. Между наружными и внутренними габаритами церкви — большое расхождение, лишь частично функционально использованное. Смелые иллюзионные эффекты, достигаются благодаря тщательно рассчитанному освещению, благодаря которому расширено внутреннее пространство церкви. Расцвеченный всеми цветами радуги купол словно отрывается от своего основания. Неяркое освещение странным образом согласуется с изысканными изгибами стен. Кажется, что плотная, тяжелая масса камня постоянно меняется прямо на глазах — это любимый мастерами барокко мотив преображения материи.