Kamień węgielny pod budowę świątyni położono 16 VII 1683 r. tuż przed wyruszeniem Jana III Sobieskiego na wojnę z Turcją. Kościół budowano przez 10 lat i został ukończony w 1692 r. Król Sobieski ofiarował świątyni dzwon, pochodzący z wieży pałacowej w Wilanowie i był częstym gościem w klasztorze, gdzie przebywał w zarezerwowanych dla niego, skromnie urządzonych celach.. Wśród projektantów kościoła i zabudowań klasztornych wymienić należy uznanych architektów Tylmana z Gameren i Augustyna Locciego oraz Izydora Affaita. Kościół jest barokową świątynią, z jedną nawą i dwoma rzędami kaplic. Schody przed wejściem zbudowano w XIX w. i ozdobiono je rzeźbami Konstantego Hegla przedstawiającymi Najświętszą Marię Pannę i Św. Feliksa oraz XVIII- wieczna figurą św. Jana Nepomucena. W 1736 r. wzniesiono z fundacji króla Augusta III kaplicę Królewską, gdzie pochowano serce króla Jana III Sobieskiego oraz szczątki Augusta II Mocnego. Umieszczono tam w 1830 r. popiersie Jana III Sobieskiego dłuta L. Kaufmana . Przed wejściem do kaplicy znajduje się tablica epitafijna sławiąca niezwykłej urody żonę namiestnika Królestwa Polskiego gen. A. Zajączka. W 1762 r. rodzina ministra H. Bruhla ufundowała kaplicę św. Kajetana, gdzie pochowano żonę ministra. Po ogłoszeniu błogosławionym Honorata Koźmińskiego kaplica ta otrzymała jego wezwanie. Pod koniec XIX w. zrealizowano według projektu Piusa Dziekońskiego kaplicę Matki Bożej Nieustającej Pomocy.
W okresie II wojny światowej kościół był dwukrotnie spalony, najpierw w we wrześniu 1939 r., później w czasie powstania warszawskiego 1944 r. W czerwcu 1941 r. gestapo po przeprowadzonej w klasztorze rewizji wywiozło do niemieckiego obozu koncentracyjnego w Oświęcimiu 21 zakonników. W czasie powstania warszawskiego w kościele i klasztorze znalazło schronienie ok. 500 osób. Zabudowania klasztorne i kościół zostały odbudowano w latach 1946-1950. Przy wejściu do kościoła ufundowano tablicę poświęconą Janowi Pawłowi II, który w czasie swojej pielgrzymki do Ojczyzny w czerwcu 1983 r. modlił się przed urną z sercem Jana III Sobieskiego.
W podziemiach kościoła corocznie w okresie Świąt Bożego Narodzenia można obejrzeć szopkę mechaniczną (ruchomą) o akcentach religijnych, historycznych i politycznych, która cieszy się dużą popularnością wśród Warszawiaków oraz wśród przyjezdnych.
W dolnym kościele Bracia Mniejsi Kapucyni zorganizowali jadłodajnię dla bezdomnych i ubogich.
