Świątynię ufundował książę Bolesław V Wstydliwy w 1263 roku, i do początku XIX wieku była związana ze sprowadzonymi z Pragi zakonnikami reguły świętego Augustyna, zwanymi w Krakowie markami. Budowę halowego, dwunawowego kościoła z wydłużonym prezbiterium rozpoczęto w 1295 roku i kontynuowano w XIV i XV wieku. Świątynia spłonęła w 1397 roku, w 1443 roku zniszczyło ją trzęsienie ziemi, a potem trawiły ją kolejne pożary. Za każdym razem kościół odbudowywano. W 1617 roku murarz Krzysztof Żelazko dobudował wieżę i kruchtę. W 1621 roku przebudowano korpus świątyni na trójnawowy, a w 1647 roku prezbiterium; poszerzono też przyziemie wieży i urządzono kaplice.  Po pożarze z 1724 roku kościół restaurowano. Na początku XIX wieku kościół z klasztorem przejęły władze austriackie. W 1807 roku urządzono w nim dom księży emerytów. W 1841 roku i w latach 1894–1896 remontowano go staraniem księdza Wawrzyńca Centta. W latach 1936–1938 część klasztoru zburzono. W 1961 roku Karol Wojtyła powołał Instytut Teologiczny imienia Michała Giedroycia, otoczył świątynię opieką i ufundował ołtarz. Kolejną restauracje przeprowadzono w latach 1972–1974.

Kościół zachował gotycki charakter i wczesnobarokowe wyposażenie. To trójnawowa bazylika z czworoboczną wieżą, z emporami nad bocznymi nawami i wydłużonym prezbiterium zamkniętym trójbocznie. Na zewnętrznej ścianie kościoła znajduje się nisza z kopią gotyckiej grupy ukrzyżowania z XV wieku. Do nawy przylega kaplica Matki Boskiej Częstochowskiej z obrazem Madonny. Drewniany ołtarz główny z 1618 roku pochodzi z warsztatu snycerza Baltazara Kuncza. Figurę Anioła w prezbiterium wykonał Baltazar Fontana. Uwagę zwraca ambona w kształcie serca z krzyżem, symbolami zakonu. Gotycki, ostrołukowy portal prowadzi do Giedroycianum, kaplicy i sal poświęconych błogosławionemu zakonnikowi Michałowi Giedroyciowi. Są tu pamiątki po zakonie marków, gotycko-renesansowy tryptyk z 1520 roku i kaplica Matki Boskiej Giedroyciowej z obrazem Madonny z lat 1450–1460.