Šv. Ignoto bažnyčia pavadinta sulietuvintu šv. Ignaco Lojolos, Jėzaus draugijos įkūrėjo, vardu. Virš pagrindinio bažnyčios altoriaus kabančiame dailininko paveiksle (1757 m.) vaizduojamas šv. Ignaco regėjimas, kurį jis patyrė su dviem draugais keliaudamas į Romą.

Bažnyčios istorija prasidėjo 1569 m., kai Vilniuje apsigyveno ir ėmė kurtis pirmieji jėzuitai ir šioje vietoje teturėjo vienuolijos noviciatą ir ūkinius pastatus. Kaip ir kitos jėzuitų bažnyčios Lietuvoje, Šv. Ignoto bažnyčia yra bazilikinė, su kupolu ir dviem bokštais abipus presbiterijos, vidus buvo išpuoštas vertingomis freskomis. 1737 m. bažnyčią stipriai apgadino gaisras. XVIII a. viduryje ji buvo rekonstruota vadovaujant architektui Tomui Žebrauskui.

1798 m. vienuolynas ir bažnyčia perduoti rusų kariuomenei. Tuomet buvo išgriauti dirbtinio marmuro altoriai, nukapoti lipdiniai, bažnyčios erdvė suskaidyta į 3 aukštus, bažnyčioje apgyvendinti kareiviai, įrengtos arklidės. Po 1831 m. ir 1863 m. sukilimų vienuolyne ir bažnyčioje įrengtos caro kariuomenės kareivinės, arklidės, karininkų kazino – bažnyčia kaip sakralinis pastatas buvo sunaikinta.

Vyskupo Jurgio Matulaičio paprašytas 1924 m. į Vilnių grįžo karo kapelionas pal. Mykolas Sopočka, kurio iniciatyva bažnyčia buvo rekonstruota kariuomenės sielovadai ir 1929 m. atšventinta. Dabartinės bažnyčios skliautuose galima pamatyti atidengtų kun. M. Sopočkos prižiūrimų darbų metu sukurtos polichromijos rytietiškų fragmentų. Barokinio puošnumo bažnyčia neatgavo – jos fasadas tėra XVII a. pirmosios pusės baroko stilizacija. Sovietmečiu bažnyčioje buvo įrengta kino studija su sandėliu. Buvusio vienuolyno pastatais šiuo metu naudojasi Lietuvos krašto apsaugos ministerija, kino teatras, restoranas, Lietuvos technikos biblioteka. Atgavus bažnyčią ir ją sutvarkius, 2004 m. Lietuvos kariuomenės ordinaras vyskupas Eugenijus Bartulis Šv. Ignoto bažnyčią paskelbė pagrindine kariuomenės Ordinariato bažnyčia. Bažnyčioje gerbiamas Dievo Gailestingumo paveikslas 2011–2013 m. buvo Afganistane Goro provincijos atkūrimo grupės stovykloje esančioje koplyčioje.