Bernardynów sprowadziła do Warszawy w 1454 r. księżna Anna Fiodorówna (wdowa po księciu  mazowieckim Bolesławie III). Dzięki jej fundacji  niezwłocznie przystąpiono do budowy świątyni i klasztoru, do którego już w grudniu tego samego roku wprowadzono zakonników.

 

Na początku XVI w., podczas dwóch z wielu wówczas wzniecanych  pożarów w Warszawie,  kościół i klasztor uległy spaleniu. Odbudowano je w 1518 i 1533 r. dzięki fundacji  księżnej Anny, tym razem Radziwiłłówny (matki ostatnich książąt mazowieckich). Kolejna Anna - królowa Jagiellonka ufundowała w 1578 r. dzwonnicę.

 

Od  1586 r. kościół stał się siedzibą Arcybractwa św. Anny. Świątynia była  świadkiem ważnych wydarzeń, np. hołdów lennych składanych królom Polski: Stefanowi Batoremu i Zygmuntowi III Wazie, jako suwerenom Prus. W czasie potopu szwedzkiego klasztor był fortecą dla wojsk króla Gustawa, w 1656 r. odbiły ją wojska hetmana Stefana Czarnieckiego. W następnym roku bernardyni, podobnie jak cała Warszawa, byli oblegani przez sprzymierzone ze Szwecją wojska Rakoczego, które  zdewastowały zabudowania klasztorne. Odbudowano je według projektu G. Gisleniniego i T. Burattiniego.

 

Za panowania króla Stanisława Augusta, przy wsparciu finansowym  mieszczanina Józefa Kwiecińskiego, kościół otrzymał nową fasadę zbudowaną według projektu Ch. P. Aignera. Po rozbiorach Prusacy przebudowali klasztor na odwach (siedzibę wojskowej komendy miasta) oraz więzienie. Po upadku powstania 1863 r. zakon, w ramach represji carskich, uległ kasacie, a kościół oddano w zarząd diecezji.

 

W czasie okupacji niemieckiej świątynia słynęła z  urządzanych tu grobów wielkanocnych o patriotycznej tematyce. W latach 1939-1944 kościół częściowo spalono, zniszczono dach, ocalały mury i dzwonnica. Odbudowę utrudniło naruszenie w trakcie budowy Trasy W-Z stabilności skarpy, w wyniku czego pękła ściana świątyni. Budowlę uratowano wzmacniając skarpę metodą prof. R. Cebertowicza.

 

Od 1928 r. kościół św. Anny jest świątynią  rektorską i ośrodkiem Duszpasterstwa Akademickiego. Każdego roku na początku sierpnia wyrusza stąd Akademicka Pielgrzymka Metropolitalna na Jasną Górę. Tutaj Ojciec Święty Jan Paweł II spotkał się z młodzieżą w czasie pierwszej swojej pielgrzymki do Ojczyzny, tutaj też młodzież czuwała na modlitwie po Jego śmierci.