Fundación conventual de la Orden de la Limpia Concepción de Nuestra Señora, se estableció en 1578 a instancias de Pedro Tomás Denia y Gregorio Pesquera, para alojar a las descendientes de los conquistadores. Quedó bajo el Patronato Real; según la tradición, allí profesó una hija ilegítima de Felipe II. La mayor parte del solar fue propiedad del conquistador Juan Jaramillo. Desde sus inicios, apoyaron el proyecto el alcalde Bernardino Albornoz y el arzobispo Pedro Moya de Contreras.

Desde 1582, con el permiso del virrey Lorenzo Suárez de Mendoza, el convento se trasladó a un inmueble de la calle que conserva el nombre de Jesús María y que con el tiempo ocupó "la mayor parte de la manzana comprendida entre las calles de la Acequia (Corregidora), Chiquis (Academia), Estampa de Jesús María (Jesús María) (Cossío 1990: 92). El virrey, acompañado de oidores y personas notables, tomó posesión del convento, lo cual narra, en su obra "Paraíso Occidental", Carlos de Sigüenza y Góngora (Rivera 1880: 160).

Entre 1618 y 1621 fue objeto de varias reparaciones, época en la que se le anexaron varias oficinas que le hacían falta. Intervino en algunas de estas obras el arquitecto Alonso Martínez López, maestro mayor de la Catedral. El claustro actual se concluyó en 1775 y en él también efectuó algunas obras el arquitecto Ildefonso de Iniesta Bejarano y Durán (AGCNMH- INAH).

La fachada del templo y el interior fueron renovados por el arquitecto José Antonio González Velázquez en estilo neoclásico, entre 1802 y 1812, periodo en el que construyeron las portadas, la cúpula y el coro.

En 1861, al ser exclaustradas las religiosas, 29 de ellas pasaron al convento de Regina Coeli. Durante la intervención francesa volvieron a tomar posesión de sus antiguas propiedades, pero al restaurarse la República se extinguió la comunidad y el inmueble pasó a manos de la Beneficencia Pública con el fin de convertirlo en un hospital para menesterosos. Sin embargo, el proyecto no prosperó y en 1874 el predio fue fraccionado en 31 lotes. Algunos de ellos fueron cedidos por el gobierno de la República a la Escuela de Artes Gráficas para Mujeres, otros a la familia del general Ignacio Zaragoza, en compensación por sus servicios, y el resto fue vendido a particulares.

En 1931 el templo fue declarado monumento histórico. En 1960 fue reabierto al culto, siendo restaurado para tal fin. A inicios del siglo XXI en la sección que corresponde al antiguo atrio, fueron colocados varios pedestales con esculturas de hechura popular con la finalidad de resguardar la fachada.