Ogni anno il trasporto della Macchina di Santa Rosa viene preceduto dal passaggio del Corteo Storico per le vie di Viterbo, che si svolge nella giornata del 2 settembre. La sfilata rinnova l'antica usanza secondo la quale le autorità cittadine ed il clero rendevano omaggio alla Santa patrona, così come stabilito con una delibera risalente al 1512 dal Consiglio dei Quaranta, in ricordo della traslazione del corpo di Santa Rosa.

Ad essere portato in processione dal 1921, poi, è il cuore della giovane Santa, che è stato prelevato dal suo corpo a seguito della ricognizione effettuata nello stesso anno e che ancora oggi è conservato integro nel reliquiario donato da Papa Pio XI.

I personaggi in costume, che rappresentano le massime autorità della città insieme alle milizie, hanno invece fatto il loro ingresso nel Corteo a partire dal 1976, grazie alla volontà delle suore Clarisse, dell'architetto Alberto Stramaccioni di Orvieto in collaborazione con il comitato pro opere Santuario di Santa Rosa e con la modellista Olimpia Arcangeli. Con il trascorrere degli anni, poi, il corteo si è arricchito, con l'aggiunta di altri personaggi rappresentanti i vari secoli, fino al 1700.

Il corteo è attualmente composto da circa 310 figuranti, che indossano costumi da podestà, capitano del popolo, governatore, notaio, comandante delle milizie, soldato e 130 bambine chiamate 'Boccioli di Santa Rosa', che rievocano i legami tra i piccoli viterbesi di oggi e la loro Santa coetanea di ieri.

La processione ha inizio dalla Cattedrale, dove il cuore dalla Santa rimane esposto alla venerazione dei fedeli fin dalla mattina del due settembre. Nel pomeriggio, invece, viene solennemente riportato al Santuario, come previsto da due pergamene datate 1512: una riguarda il consiglio del 24 (la Giunta Comunale dell'epoca) e un'altra riguarda in Consiglio dei 40 (la Giunta e il Consiglio Comunale al completo). In queste pergamene è scritto che il Comune di Viterbo s'impegnava con giuramento a partecipare al completo alla processione di Santa Rosa che doveva partire da Piazza del Comune all'imbrunire al suono delle campane della Torre del Comune.

ORDINE CORTEO

Aprono il corteo circa centoventi Boccioli di Santa Rosa - Venti Rosine con cesto di rose - Terziario francescano portacroce - Sette rosine portano il cesto di rose.

Seguono:
 
Tredicesimo Secolo

Valletti - Podestà - Collaterali - Notai - Paggio con elmo - Vessillifero - Capitano del Popolo - Milizie - Rosine portano il cesto di candele

Quattordicesimo secolo

Chiarine e Tamburini - Valletti - Podestà - Collaterali - Notai - Capitano delle milizie - Milizie - Rosine portano il cesto di rose

Quindicesimo secolo

Valletti - Podestà - Dignitari - Notai - Capitano delle milizie - Milizie - Rosine portano il cesto di candele

Sedicesimo Secolo

Valletti - Podestà - Collaterali - Corazzieri- Capitano degli svizzeri - Svizzeri - Rosine portano il cesto di rose

Diciassettesimo secolo

Tamburini - Valletti - Governatore Pontificio - Delegati pontifici - Gonfaloniere di Giustizia - Maestro d'armi - Cavaliere di Malta - Portabandiera - Capitano delle milizie - Milizie - Rosine portano il cesto di candele

Diciottesimo secolo

Valletti - Governatore Pontificio - Dignitari - Magistrati ponitifici - Capitano delle Milizie pontificie - Milizie pontificie - Rosine portano il cesto di rose

 Diciannovesimo secolo

Sindaco - Sottoprefetto - Assessore - Parlamentare - Nobili - LuogoTenente Carabinieri Reali - Brigadiere Carabinieri Reali - Carabinieri Reali - Rosine