Il corteo storico si svolge il 2 settembre di ogni anno e percorre le vie della città di   Viterbo per rendere omaggio alla Santa patrona. Esso è seguito da una  processione   con il clero e le autorità cittadine istituita dal Consiglio dei Quaranta nel 1512 per ricordare la traslazione del corpo di S. Rosa dalla  Chiesa di S. Maria in Poggio al santuario dove attualmente riposa. In ricordo di quell'evento fu istituita la processione con inserito il trasporto di un baldacchino che negli ultimi anni successivi prese il nome di "Macchina di Santa Rosa".
In due diverse pergamene del 1512, conservate presso il monastero di Santa Rosa, una del consiglio dei Ventiquattro (giunta comunale) e l'altra del consiglio dei Quaranta (giunta più intero consiglio comunale) è scritto che l'intero consiglio comunale s'impegna con giuramento a partecipare alla processione.
Nella mattinata, in piazza del plebiscito o piazza del comune, si svolge la cerimonia di consegna della Mazza del Maggiordomo dei Priori al responsabile del Corteo da parte del sindaco della città. La mazza, simbolo del potere cittadino, svilerà poi nel corteo storico del pomeriggio.
In seguito agli eventi del 1801, anno in cui la macchina si incendiò causando diversi morti, la processione religiosa si svolge separatamente, il trasporto della macchina avviene difatti tradizionalmente la sera del 3 settembre.
Dal 1921 in processione viene portato il cuore di S. Rosa, prelevato dal corpo della Santa e conservato ancora integro nel reliquiario donato da Papa Pio XI.
Dal 1976 hanno fatto il loro ingresso nella processione religiosa i primi personaggi in costume. Essi rappresentano le massime autorità della città insieme alle milizie, che nel corso dei secoli hanno sempre preso parte all'evento. Vi sono figuranti con costumi dal 1200 al al 1800. Il corteo è attualmente composto da oltre 300 figuranti, vestiti con i costumi da podestà, capitano del popolo, governatore, notaio, comandante delle milizie, soldato, bambine chiamate "Rosine" e bambini chiamati "Boccioli di Santa Rosa".
Alla testa del corteo sono un gruppo di terziari francescani con un porta-croce al centro, seguiti da un gruppo di Rosine con un saio grigio-violaceo, che portano ceste piene di rose e candele, omaggi tradizionali alla Santa Patrona di Viterbo.
Le Rosine rappresentano S. Rosa morta giovanissima, a soli 18 anni, e nel corteo separano  i personaggi con i costumi di secoli diversi.
Inizialmente la processione partiva dalla Chiesa di Santa Rosa e vi faceva ritorno, dopo aver percorso le vie principali della città. Oggi ha inizio dalla Chiesa cattedrale di San Lorenzo, dove il cuore dalla Santa rimane esposto fin dalla mattina del due settembre e nel pomeriggio viene solennemente riportato al suo Santuario.
La ricostruzione dei costumi, molto curata, restituisce una visione storica  molto fedele anche nei minimi dettagli. La processione che segue il corteo si chiude con il reliquiario con il cuore della santa, portato da una delegazione dei facchini che la sera del 3 saranno impegnati sotto la macchina.
Partecipano alla processione, oltre alle autorità cittadine e al clero anche numerose confraternite religiose nonché appartenenti gli ordini : Ordine Equestre del Santo Sepolcro di Gerusalemme e Sacro Militare Ordine Costantiniano di San Giorgio.