Papa Pio X emanò il 29 giugno 1913 la costituzione In praecipuis con la quale riformò i seminari romani: il Seminario Romano venne diviso in maggiore e minore. Il primo, accorpato al Seminario Pio e al Seminario Lombardo, avrebbe accolto gli alunni dediti allo studio della filosofia e della teologia e avrebbe avuto la sua sede in un nuovo palazzo presso la basilica di San Giovanni in Laterano; il secondo, nel quale sarebbe confluito il Seminario Vaticano, avrebbe avuto la medesima sede di quest'ultimo e avrebbe accolto gli alunni del ginnasio; entrambi avrebbero avuto superiori propri e il minore sarebbe rimasto, come un tempo il Vaticano, amministrato dall'arciprete della Basilica Vaticana, allora Mariano Rampolla del Tindaro, e, solo dopo la morte di quest'ultimo (16 dicembre 1913), dal 6 gennaio successivo dal cardinale vicario.
Subito dopo la firma dei Patti Lateranensi (11 febbraio 1929) su volontà di papa Pio XI cominciò un radicale intervento urbanistico all'interno della Città del Vaticano in base ad un piano regolatore ideato dal papa stesso;nel 1931 il palazzo del Seminario Romano Minore venne pesantemente rimaneggiato su progetto di Giuseppe Momo ed adibito a sede del Tribunale di prima istanza, mentre l'annessa chiesa di Santa Marta venne demolita. Lo stesso architetto aveva progettato nel 1926 l'attuale Palazzo del Governatorato come più grande sede per il seminario; tuttavia esso non svolse mai questo compito in quanto sorse soltanto tra il 1929 e il 1931 per accogliere il Governatorato dello Stato della Città del Vaticano.
Il Pontificio Seminario Romano Minore si trasferì nel 1933 in un nuovo palazzo appositamente costruito subito fuori le Mura Vaticane, all'incrocio tra via Aurelia e viale Vaticano, nei pressi dell'antica Porta Pertusa. Il nuovo edificio ben presto si rivelò insufficiente per la comunità sempre più numerosa, tanto che nel 1953 papa Pio XII ordinò l'ampliamento della struttura con l'edificazione di un ulteriore piano e di una nuova cappella, dedicata alla Madonna della Perseveranza, patrona del seminario. Quest'ultima venne completata nel 1954 e il suo altare consacrato soltanto il 9 maggio 1963 dal cardinale vicario Luigi Traglia. Nel 1992, su progetto dell'architetto Carlo Bevilacqua, la cappella è stata restaurata con l'installazione delle vetrate policrome e la realizzazione della nuova area presbiterale comprendente il coro.
In vista del Giubileo del 2000 l'intero edificio è stato interessato da un radicale intervento di restauro ed è stato in parte convertito (ala ovest e piani superiori dell'ala nord) in una struttura per l'accoglienza dei pellegrini gestita dal Vicariato di Roma. Il 7 maggio 2010 è stata inaugurata la nuova sede della biblioteca e dell'archivio del seminario dal cardinale vicario Agostino Vallini. Nella prima metà del 2014 è stata restaurata l'aula magna Giovanni XXIII e adibita sia a sala conferenze, sia a piccola esposizione di suppellettili liturgiche e apparecchiature scientifiche.
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