La chiesa oggi nota con San Gregorio Illuminatore nelle fonti più antiche è nominata come San Bartolomeo. L'edificio subì una totale ristrutturazione intorno al 1760 per opera dell'architetto Ciaraffoni. Nel 1847 la chiesa con l'annesso convento vennero acquistati dalle monache benedettine armene, ma seguito dell'annessione di Ancona al Regno di Italia, il convento venne espropriato ed adibito a carcere cittadino mentre la chiesa venne acquistata dal sacerdote Giuseppe Birarelli fondatore dell'omonimo istituto di assistenza alle monirenni orfane e bisognose di Ancona.

Il culto di san Bartolomeo e la presenza della monache benedettine armene ribadiscono come nel corso dei secoli la comunità mercantile armena si fosse ampiamente integrata ad Ancona ed avesse eletto proprio la chiesa di san Bartolomeo quale luogo di culto identificativo di tale comunità.

Fino all'inizio del XIX secolo, ad ornare l'altare maggiore della chiesa, era la pala di Siciolante da Sermoneta commissionata dal mercante armeno Giorgio Morato poi tasferita nelle collezioni della Pinacoteca di Brera al tempo del Regno d'Italia napoleonico.