W miejscu drewnianego kościoła z XIV wieku, spalonego w 1407 roku, wzniesiono murowaną, gotycką świątynię fundacji króla Władysława Jagiełły, który w 1418 roku oddał ją pod opiekę Akademii Krakowskiej. W XV wieku rozbudowano prezbiterium i pochowano w kościele profesora Akademii Jana Kantego, którego szczątki w 1549 roku przeniesiono do renesansowego nagrobka. W XVII wieku, po beatyfikacji Jana Kantego, wzrósł jego kult i w 1689 roku rozebrano stary kościół. Na jego miejscu w latach 1689–1703 stanął większy barokowy, projektu Tylmana z Gameren, nawiązujący do kościoła San Andrea della Valle. Prace budowlane prowadził też włoski architekt Franciszek Solari. 
Fasadę wkomponowano ukośnie w wąską uliczkę zakończoną murami obronnymi. Jest ona dwukondygnacyjna z dwiema wieżami o późnobarokowych hełmach. Kościół zbudowano na planie krzyża łacińskiego z kopułą z latarnią na przecięciu transeptu z nawą oraz wieńcem kaplic połączonych przejściami. Bogatą barokową dekorację rzeźbiarską wykonał Baltazar Fontana, a malowidła ścienne bracia Karol i Innocenty Monti z Włoch oraz Karol Dankwart. Ambonę z aniołem wyrzeźbił w 1727 roku Antoni Frąckiewicz, chrzcielnicę ze starego kościoła odlał w 1646 roku Jakub Erlicher. W 1822 roku w kościele stanął pierwszy w Polsce, klasycystyczny pomnik Mikołaja Kopernika, projektu księdza Sebastiana Sierakowskiego. Na chórze znajduje się późnobarokowy prospekt organowy z lat 1723–1724 z jedynymi w mieście organami o brzmieniu z czasów Jana Sebastiana Bacha. W konfesji z ołtarzem z lat 1695–1703 i malowidłami ukazującymi sceny z życia świętego Jana Kantego, znajduje się trumna ze szczątkami świętego oraz jego popiersie wykute w marmurze w 1875 roku przez Franciszka Wyspiańskiego. 
Biskup Karol Wojtyła odprawiał tu msze, wygłaszał rekolekcje i spotykał się ze studentami, spowiadał też wiernych.