W 1617 r. kanclerzowa Zofia Kryska sprowadziła na Pragę oo. bernardynów i jeszcze tego samego roku bp Henryk Firlej poświęcił kamień węgielny pod budowę klasztoru i kościoła . Budowę założenia kościelno-klasztornego rozpoczęto w 1628 r. z inicjatywy i fundacji króla Zygmunta III Wazy, a kontynuował ją i ukończył w 1648 r. jego syn Władysław IV. Fundacja ta była wotum dziękczynnym za zwycięstwo odniesione nad Turkami pod Chocimiem w 1621 r.

W latach 1640-1644 przy południowej ścianie kościoła, wtedy pw. św. Andrzeja,wzniesiono z inicjatywy o. Wincentego Morawskiego, przy wsparciu finansowym króla Władysława IV i wielu możnych, kaplicę z „domkiem loretańskim” wzorowanym na Domu Marii w Loreto, według przywiezionego z Włoch projektu Constantina Tencalli. Uroczystość poświęcenia kaplicy odbyła się w 1642 r., a jej wizerunek i obraz "Matka Boża z Dzieciątkiem" podtrzymywany przez anioły umieszczono w herbie Pragi po nadaniu jej w 1648 r. praw miejskich.

W kaplicy ustawiono figurę Matki Bożej Loretańskiej sprowadzoną z Włoch, którą dzięki fundacjom siostry i żony króla Władysława IV odziano w szaty z drogich tkanin i ozdobiono złotymi koronami. Od wiernych oddzielała ją krata, przed którą płonęło 14 pozłacanych lamp ze srebra. Wkrótce Kaplicę Loretańską zaczęto otaczać szczególnym kultem, przybywali tu z prośbami o łaski mieszkańcy Pragi,a zimą - po skutej lodem Wiśle - wierni z Warszawy i okolic. Niestety już w lipcu 1656 r. w bitwie o Warszawę, podczas potopu szwedzkiego, kościół, kaplica i zabudowania klasztorne zostały zniszczone i ograbione. Odbudowano je dzięki darowiźnie Stefana i Michała Warszyckich.

W czasie insurekcji kościuszkowskiej 4 listopada 1794 r. Rosjanie - mimo bohaterskiej obrony Pragi przez jej mieszkańców - zdobyli miasto, paląc je i bestialsko mordując ludność. Klasztor i kościół szczęśliwie ocalały z tej pożogi, ale w obawie przed spaleniem oo. bernardyni przenieśli cudowną figurę MB Loretańskiej do kościoła św. Anny przy klasztorze oo. bernardynów na przedmieściu Starej Warszawy.

Na początku XIX w. zabudowania bernardynów znalazły się w planowanym przez Napoleona pasie praskich umocnień i w 1811 r. rozebrano je. Na skutek sprzeciwu praskiej ludności udało się jednak zachować Kaplicę Loretańską, która po upadku Księstwa Warszawskiego była jedyną świątynią na Pradze. W miejsce wywiezionej figury wstawiono gotycką, drewnianą rzeźbę Marii z Dzieciątkiem pochodzącą z nieistniejącego kościoła św. Stanisława na Kamionie (stąd nazwa MB Kamionkowska).

Przez cały wiek XIX , aż do powstania kościoła św. Michała i św. Floriana, kaplica była świątynią parafialną. W 1843 r. przebudowano ją na kościół według projektu Alfonsa Kropiwnickiego. W latach 1939-1944 świątynia była dwukrotnie niszczona. Odbudowano ją w 1945 r.