El edificio fue construido por los jesuitas entre 1716 y 1731. En 1767, la Compañía de Jesús fue expulsada de todos los territorios hispanoamericanos y la iglesia pasó a manos de los Franciscanos.

La construcción, de gran belleza arquitectónica, era de piedra, cal y ladrillo. Su hermosa fachada estaba adornada por dos esbeltas torres. Su diseño consistía en una gran nave central con capillas laterales, crucero y presbiterio con su correspondiente altar mayor dedicado a la Inmaculada Concepción. En una de las capillas laterales, estaba el altar de Nuestra Señora del Carmen, a quien San Martín designó Patrona del Ejército de los Andes. Allí se bendijo y se juró por primera vez la Bandera de los Andes. En el año 1861 fue destruida totalmente por el terremoto.