Paulinów sprowadził do Warszawy w 1662 r. król Jan Kazimierz, który w ten sposób chciał wyrazić uznanie dla zakonu za dzielną obronę Jasnej Góry przed wojskami szwedzkimi w 1655 r. Osiedlono ich w zniszczonym, również przez Szwedów, w 1656 r. XIV-wiecznym, gotyckim, drewnianym kościele przy szpitalu św. Ducha (założonym przez księcia mazowieckiego Janusza Starszego), nazywanym potocznie „Za Murami”. Dar w postaci gruntu położonego pomiędzy ulicami Długą, Freta i Podwale przyjął ówczesny przeor zakonu i obrońca klasztoru w Częstochowie o.Augustyn Kordecki, który w początkowym okresie osiedlania się zakonu w Warszawie przebywał w mieście.
Świątynię oraz szpital wyremontowano i przystosowano do potrzeb klasztornych, ale w 1699 r. w czasie wizytacji przeora Jasnej Góry ks. Tomasza Gruszkowicza uroczyście położono kamień węgielny pod nowy kościół. Dzięki fundacji Jakuba Zygmunta Rybińskiego (wojewody chełmińskiego) i jego żony Heleny z Potockich rozpoczęto w 1701 r. jego budowę według projektu i pod kierunkiem Józefa Pioli, później Józefa Szymona Bellottiego, a następnie Franciszka Ceroniego. Budowę ukończono w 1724 r., pięć lat później świątynię konsekrował biskup poznański Jan Joachim Tarło.
W 1746 r. wprowadzono do kościoła kopię jasnogórskiego obrazu "Matka Boża". Po wejściu do Warszawy wojsk napoleońskich w klasztorze urządzono koszary żołnierzy francuskich. Na krótko paulini wrócili jeszcze na ulicę Długą, ale w 1819 r. dostali nakaz przeniesienia się do Częstochowy. Klasztor i kościół oddano pod zarząd Komisji Rządowej Spraw Wewnętrznych, później Bractwa św. Benona (skupiającego katolików obcego pochodzenia w Polsce, głównie prześladowanych w ich krajach), Uniwersytetu Warszawskiego, który otworzył w klasztorze seminarium główne, będące częścią wydziału teologicznego, wreszcie diecezji, która przeznaczyła kościół na świątynię rektorską. 26 lutego 1861 r.wyszła z kościoła manifestacja patriotyczna przeciwko rosyjskim władzom okupacyjnym, którą spacyfikowano już na Rynku Starego Miasta.
W 2. pol. XIX w. w ramach poszerzania ulicy Freta zbudowano przed kościołem dwubiegowe schody z podestem, na którego parapecie umieszczono w 1863 r. figurę Najświętszej Marii Panny Niepokalanie Poczętej dłuta Tadeusza Czajkowskiego. W czasie powstania warszawskiego kościół zapalił się od bomb niemieckich, w pożarze zginęło kilkadziesiąt osób chroniących się w kościele oraz prawie całe wyposażenie świątyni. Po wojnie kościół został odbudowany i zwrócony paulinom,którzy wrócili do Warszawy po ponad stuletniej nieobecności i osiedlili się w części dawnego klasztoru.
Kościół zbudowany w stylu barokowym na planie prostokąta z dwoma wieżami na planie kwadratów, przykrytych barokowymi hełmami w kształcie cebulastych stożków z ażurowymi latarniami na szczycie.
Od strony ulicy Freta prowadzą do świątyni dwubiegowe schody z podestem, na którego parapecie znajduje się rzeźba NMP Niepokalanie Poczęta dłuta Tadeusza Czajkowskiego. Fasada (główna elewacja budynku) dwukondygnacjowa, pięcioosiowa, rozczłonkowana pilastrami (płaskimi, dekoracyjnymi filarami) w porządku toskańskim o gładkich trzonach i skromnej dekoracji głowic oraz jońskim z głowicami dekorowanymi wolutami w kształcie baranich rogów. Część środkowa lekko wysunięta, zwieńczona trójkątnym naczółkiem z okulusem (niewielkim, okrągłym otworem przepuszczającym światło do wnętrza).
Prezbiterium na planie zbliżonym do kwadratu, wydzielone z wnętrza kościoła. Granica między kondygnacjami elewacji zaznaczona belkowaniem (poziomymi elementami architektonicznymi opartymi na pilastrach), górna kondygnacja zwieńczona gzymsem (profilowanym pasem wysuniętym przed lico ściany). Główne wejście na osi (portyk), w obramieniu (portal) z łukowym naczółkiem zapobiegającym zaciekaniu. Wyżej tablica fundacyjna w obramieniu z dekoracją o motywach muszli wykonaną w marmurze w 1714 r. według projektu Antoniego Baya. W dwóch niszach dolnej kondygnacji znajdują się kopie późnobarokowych rzeźb w piaskowcu: „Św. Paweł Pustelnik” i „Św. Antoni Opat”, w niszach górnej kondygnacji - rzeźby patronów fundatorów kościoła: „Św.Zygmunt”i „Św.Helena” wykonane w piaskowcu przez Józefa Trenarowskiego na wzór pierwotnych wykonanych w drewnie(oryginalna rzeźba „Św. Zygmunt” w zbiorach MHW).
Wnętrze trójnawowe, bazylikowe (nawa główna wyższa od naw bocznych) na planie prostokąta. Wejście przez poziomą kruchtę (babiniec, przedsionek) oddzieloną od naw żeliwną kratą. Nawa główna szersza i wyższa od bocznych, sklepiona kolebkowo (strop w kształcie przeciętego walca) z lunetami (odcinkami sklepienia usytuowanymi prostopadle do głównego) na podwyższonych łukach wspartych na podporach, wzmacniających sklepienie. Prezbiterium sklepione spłaszczoną kopułą w kształcie czaszy opartej na trójkątach sferycznych (pendentywach), oddzielone od nawy dekoracyjnym łukiem tęczowym usytuowanym pod sklepieniem. Z lewej strony prezbiterium znajduje się zakrystia, z prawej - Kaplica MB Częstochowskiej. Nawę i prezbiterium obiega belkowanie (poziome elementy architektoniczne opierające się na kolumnach lub pilastrach). Nawy boczne sklepione krzyżowo (krzyżujące się sklepienia kolebkowe).
XIV w. - Pierwsze wzmianki o kaplicy i szpitalu św. Ducha.
1388 r. - Założenie przez księcia mazowieckiego Janusza Starszego pierwszego na Mazowszu szpitala św. Ducha.
1656 r. - Wojska szwedzkie w Warszawie, zniszczenie kościoła przy szpitalu św. Ducha.
1662 r. - Sprowadzenie zakonu paulinów do Warszawy i osiedlenie ich na terenie dawnego szpitala św. Ducha, u zbiegu ulic Długiej i Freta.
14 lutego 1696 r. - Biskup inflancki Popławski zakłada w kościele św. Ducha Bractwo Pięciu Ran Jezusa.
1699 r. - Ks. Tadeusz Gruszkiewicz (przeor Jasnej Góry) poświęcił kamień węgielny pod budowę nowego kościoła.
1701-1724 - Budowa kościoła.
1677, 1708-1710 - Zarazy morowe w Warszawie dziesiątkujące ludność miasta.
1711 r. - Po raz pierwszy członkowie Bractwa Pięciu Ran Jezusa wyruszyli na pieszą pielgrzymkę na Jasną Górę.
1729 r. - Uroczystość konsekracji nowej świątyni pod przewodnictwem biskupa poznańskiego Jana Joachima Tarły.
1746 r. - Wprowadzenie do kaplicy Matki Bożej Częstochowskiej kopi cudownego obrazu jasnogórskiego.
1807 r. - Urządzenie w klasztorze paulińskim koszar francuskich po wejściu do Warszawy wojsk Napoleona Bonapartego.
1819 r. - Ojcowie paulini opuszczają Warszawę i przenoszą się do Częstochowy.
1819-1823 - Kościół znajduje się pod zarządem Komisji Rządowej Spraw Wewnętrznych.
1824-1858 - Świątynia znajduje się pod opieką Bractwa św. Benona.
1 VII 1825 r. - Otwarcie w zabudowaniach klasztornych seminarium głównego wchodzącego w skład wydziału teologicznego Uniwersytetu Warszawskiego.
1858 r. - Przejęcie kościoła przez diecezję i ustanowienie go kościołem rektorskim.
26 lutego 1861 r. - Z kościoła paulinów wyszła manifestacja patriotyczna przeciwko rosyjskim władzom okupacyjnym, spacyfikowana na Rynku Starego Miasta.
27 lutego 1861 r. - Manifestacja polityczna na Placu Zamkowym, w czasie której wojska rosyjskie zabiły pięciu Polaków (Pięciu Poległych).
2 marca 1861 r. - Pogrzeb Pięciu Poległych na Cmentarzu powązkowskim, który przerodził się w manifestację solidarności wszystkich stanów Królestwa Polskiego przeciwko rosyjskiemu okupantowi.
20 września 1944 r. - Nalot bombowy na kościół, w czasie którego zginęło kilkadziesiąt chroniących się tam osób oraz zniszczone zostało wyposażenie.
1948 r. - Kościół i część klasztoru zwrócono paulinom.
1948-1951 - Odbudowa kościoła.
11 kwietnia 1950 r. - Uroczysty powrót paulinów do Warszawy.
2011 r. - Obchody 300. rocznicy pierwszej warszawskiej pielgrzymki pieszej na Jasną Górę.