El templo que se conserva hoy formaba parte de las instalaciones del convento fundado en 1407,
tras la cesión de unos terrenos donados por el condestable de Castilla Rui López Dávalos.
Su primitiva iglesia se sustituyó por otra iniciada en 1550, realizándose la cabecera,
el crucero y las dos primeras capillas.
Las obras prosiguieron en 1619 bajo las trazas de Diego de Praves, concluyendo la fachada principal,
con las armas de los condes de Villamediana, patronos desde 1606.
Se finalizó en 1664: fue el inicio de los dos siglos de mayor esplendor del convento.
Afectado por la Desamortización de Mendizábal en el siglo XIX, sirvió de acuartelamiento
del ejército francés durante la Guerra de la Independencia.
Dado el potencial arqueológico de la zona, se procedió a realizar importantes excavaciones visibles
y su restauración como Archivo Municipal, recuperando la arquería original del convento,
desmontada en 1920, como un elemento arquitectónico adosado a la fachada.
Desde principios del siglo XX, la iglesia se mantuvo en un estado de ruina.
En 1925, se procedió a desmantelar el claustro, siendo trasladado al Museo Arqueológico de Valladolid para,
a continuación, instalarse en el Parque del Campo Grande y por último ser depositado en el Museo Nacional de Escultura.
La arquería se recuperó tras la restauración de la iglesia, como un elemento arquitectónico adosado a la fachada.
En 1942 se concretó la permuta de las ruinas al Ayuntamiento de Valladolid, permaneciendo desde entonces sin
uso aunque en ocasiones sirvió como escenario de acontecimientos culturales.
Entre los años 2000 y 2002 se realizaron catas arqueológicas en los alrededores del templo,
y en el año 2002 se llevó a cabo su rehabilitación con la intención de que sirviese de sede del Archivo Municipal.
