Bažnyčia patenka į Gailestingumo kelio, Marijos gerbimo vietų ir Pranciškonų kelio Vilniuje maršrutus

Bernardinų vienuoliai su misijomis į Lietuvos Didžiąją Kunigaikštystę atkeliavo XV a. viduryje. Pirmąją medinę bažnyčią pastatė XV a. Vilniuje įsikūrę bernardinai – pranciškonai observantai, siekę gyventi pagal šv. Pranciškaus Asyžiečio (1182–1226) vienuolinio gyvenimo idealą. Medinė bažnyčia sudegė, o vėliau pastatytos mūrinės bažnyčios didžiąją dalį teko išardyti dėl konstrukcinių klaidų.

1506–1516 m. pastatyta dabartinė bažnyčia, kurioje išliko nugriautos bažnyčios presbiterija – vienuolių choras ir zakristija. Bažnyčia laikyta vienu iš didžiausių ir puošniausių miesto pastatų. Bernardinų vienuolynas statytas kartu su bažnyčia, čia veikė noviciatas, seminarija, skriptorijus, sukaupta biblioteka. Bernardinai ypač garsėjo savo pamokslininkais, turėjo savų amatininkų. XIX a. po sukilimų caro valdžia vienuolyną uždarė. Po Antrojo pasaulinio karo buvo įkurtas Vilniaus dailės institutas (dabartinė Dailės akademija). Sovietmečiu bažnyčia buvo paversta Dailės instituto sandėliu. Pranciškonai jiems sugrąžintą bažnyčią atšventino 1994 m.

Iki šių dienų yra išlikę ir restauruoti trylika vėlyvojo baroko stiliaus medinių altorių. Šoninėse bažnyčios navose galima grožėtis gotikiniais krištoliniais, kryžminiais ir žvaigždiniais skliautais. Navų sienas puošia gotikinės polichrominės freskos. Tai spalvingos figūrinės kompozicijos Biblijos, šv. Pranciškaus Asyžiečio gyvenimo ir hagiografinėmis temomis. Ši tapyba sukurta XVI a. ir laikoma unikalia.

Bažnyčioje saugoma seniausia žinoma Lietuvoje XV a. Nukryžiuotojo skulptūra – dabar ji kabo dešinės navos Šv. Florijono (Trijų Karalių) koplyčioje. Bernardinams būdingą pamaldumą kenčiančiam Kristui liudijo ir XVII a. bažnyčios šventoriuje pradėta kurti Kalvarija. Vėliau, Kalvarijai sunykus, Kryžiaus keliai įrengti koplyčioje šalia bažnyčios. Iš šios Kalvarijos išliko tik viena „Kristaus laiptų“ (Scala Sancta) stotis. Joje įrengta Šventųjų laiptų, šv. Elenos atvežtų iš Jeruzalės į Romą, kopija. Į šią koplyčią galima patekti ir meldžiantis kilti „Kristaus laiptais“ per 1874 m. pristatytą neogotikinę varpinę, esančią lauke.

Sopulingosios Dievo Motinos atvaizdas buvo nutapytas 1699 m., gavus teisę į to paties pavadinimo atlaidus. Paveikslas su apkaustais pakabintas Sokalio arba Rusiškosios Dievo Motinos altoriuje, kuris yra kairėje pusėje šalia centrinio altoriaus. Šis atvaizdas yra vienas garsiausių malonėmis pagarsėjusių Marijos atvaizdų, susijusių su Lietuvos ir Lenkijos bernardinais.