Początkowo powstała drewniana kaplica, później drewniane zabudowania klasztorne. W latach 1652-1658 powstał nowy murowany kościół, z przerwą w budowie w okresie okupacji Warszawy przez Szwedów w czasie potopu szwedzkiego.
Kościół Świętej Trójcy powstał według projektu architekta królewskiego Giovanniego Battisty Gisleniego i był najprawdopodobniej pierwszym kościołem Warszawy wzniesionym w stylu barokowym. W późniejszym okresie powstały murowane budynki klasztoru wzdłuż ulicy Długiej. Dochody klasztoru pochodziły m.in. z czynszów płaconych przez mieszkańców jurydyki Nowolipie (Nowe Lipie). Klasztor słynął z tego, że często był azylem dla przestępców, którzy za murem klasztornym szukali schronienia. Siostry sprawowały także władzę sądowniczą w jurydyce.
Już w połowie XVIII wieku władza Brygidek była ograniczana i w 1766 Komisja Porządkowa odebrała zakonnicom władzę sądowniczą na rzecz magistratu Starej Warszawy. W 1807 roku kościół i klasztor zajęli żołnierze francuscy, a klasztor uległ kasacie. Ostatnie siostry przeniosły się do klasztoru wizytek i tam zmarły.
Budynki poklasztorne zajęło wojsko i służyły jako koszary, czemu sprzyjała bezpośrednia bliskość arsenału. W okresie Królestwa Kongresowego kompleks klasztorny został przebudowany w stylu klasycystycznym przez Wilhelma Henryka Mintera. W 1892 budynki te zostały ostatecznie rozebrane, a w ich miejscu powstał pasaż Simonsa, zniszczony w czasie Powstania Warszawskiego.
W roku 1947 powstało studium odbudowy ulicy Długiej zakładające odbudowę kompleksu, opracowane przez pracownię urbanistyki zabytkowej Wydziału AZ Biura Odbudowy Stolicy. Nie zostało ono jednak zrealizowane. Obecnie (2015) miejsce po zespole klasztornym jest pustym placem, częściowo zajętym pod parking.