Возобновление базилики связано с деятельностью кардинала Анастасия, кардинала-священника Сан-Клементе в течение четверти века (1099—1125), при покровительстве папы Пасхалия II, до своего избрания на кафедру в 1099 году бывшего кардиналом Сан-Клементе. «Нижняя» базилика была заполнена строительным мусором, и на полученном основании воздвигнута современная «верхняя» базилика. Нынешняя базилика уступает по размерам своей предшественнице: левые (южные) приделы обеих церквей одинаковы по размерам, однако, главный неф и правый придел «верхнего» храма стоят на основании «нижнего» главного нефа. Современная базилика, таким образом, уже раннехристианской на ширину правого «нижнего» нефа. В «верхней» базилике были воссозданы мозаика апсиды и хоры, а также сюда были перенесены чтимые реликвии. В понтификат Климента XI (1700-1721) и по его поручению архитектор Карло Стефано Фонтана выполнил современный кессонированный потолок. Тогда же пространство между окнами в верхней части главного нефа было заполнено десятью фресками, изображающими почитаемых в храме святых — Климента, Игнатия Богоносца, Кирилла и Мефодия. В последующие столетия к базилике были пристроены капеллы.

В результате указанных перестроек и дополнений базилика утратила первоначальную простоту и строгость, но приобрела многочисленные барочные черты. Ценнейшим приобретением базилики стали фрески XV века в капелле святой Екатерины, приписываемые учёными Мазаччо или Мазолино.

Современная базилика несколько раз сменила владельцев. В 1403 году папа Бонифаций IX передал базилику монахам-амброзианцам (Конгрегации святого Амвросия Медиоланского, основанной в 1379 году). В 1645 году, по протекции Камилло Памфили, кардинала-непота Иннокентия X, базилика была передана доминиканцам из монастыря при церкви Сан-Систо-Веккьо. В 1677 году ввиду усилившихся антикатолических гонений в Ирландии в Сан-Клементе пришли ирландские доминиканцы, управляющие базиликой и прилегающим монастырём до настоящего времени.