W miejscu obecnego kościoła w XVII wieku wybudowany został przez jezuitów niewielki kościół pw. Świętego Krzyża. W XVIII wieku na jego miejscu wzniesiono kościół pw. św. Andrzeja. Obok powstał kompleks budynków zakonnych panien kanoniczek.
Podczas powstania warszawskiego w kościele zorganizowano szpital powstańczy. Po wojnie w uszkodzonym budynku nabożeństwa odprawiano aż do 1953, kiedy to władze zadecydowały o rozbiórce świątyni. Częściowo na jej miejscu wybudowano blok mieszkalny. W 1999 kościół został odbudowany, m.in. z funduszy Banku Rozwoju Eksportu, środowisk twórczych oraz redakcji „Rzeczpospolitej”.
13 czerwca 1999 świątynię poświęcił papież Jan Paweł II.
23 marca 2008 w kaplicy Grobu Pańskiego podczas nabożeństwa w dniu Niedzieli Wielkanocnej doszło do pożaru. Spłonęły dekoracje oraz kilka obrazów. Uszkodzone zostały też tynki.
Architektura kościoła jest wzorowana na XIX-wiecznej fasadzie zaprojektowanej przez Piotra Aignera. W głównym ołtarzu umieszczono obraz autorstwa Sebastiana del Piomba z XVI wieku. Ponadto w kościele znajduje się kilka obrazów przekazanych w depozyt ze zbiorów Zamku Królewskiego i Muzeum Narodowego. Drzwi kościoła wykonane są z przezroczystego szkła.