W 1679 r. położono kamień węgielny pod budowę murowanej świątyni. Mimo protekcji króla Jana III Sobieskiego i darów przekazanych przez Adama Kotowskiego po wielu trudnościach budowę kościoła  ukończono w 1737 r. Autorami projektu świątyni i jej budowy byli architekci Jan Chrzciciel Ceroni i Antoni Solari, zaś budowę dokończyli  architekci Jan, Józef i Jakub Fontanowie. Ostatnim etapem budowy kościoła była realizacja fasady według architekta Józefa Borettiego w 1788 r. 

 

Po trzecim rozbiorze Polski rząd carski umieścił w klasztorze dom kary i poprawy dla kleru. W latach 30. XIX w. budynek przejęła akademia duchowna, która działała do usunięcia franciszkanów z klasztoru w 1863 r. W kolejnych latach w klasztorze działała ochronka dla dzieci, a kościół przekształcono w kościół garnizonowy dla katolików służących w armii carskiej. 

 

Po odzyskaniu niepodległości przez Polskę franciszkanie wrócili do swojej siedziby na Nowym Mieście w Warszawie. Przed wybuchem II wojny światowej warszawski klasztor został siedzibą zarządu prowincji franciszkańskiej. W czasie powstania warszawskiego kościół został częściowo zbombardowany. Ocalała część kościoła z cudownym obrazem "Św. Antoni", przed którym została odprawiona w dniu  21 stycznia 1945 r. pierwsza Mszę św. w lewobrzeżnej Warszawie. 

 

Zachowany stan techniczny zbombardowanej świątyni pozwolił na szybką realizację dzieła jej odbudowy. Kościół po rewitalizacji w latach 80. XX w. odzyskał swój dawny blask.