Prowincjał polsko-litewski zakonu karmelitów trzewiczkowych ks. Marcin Charzewicz, za pośrednictwem ks. dr teologii Marcina Behma rejenta generalnego prowincji, nabył od ppłk Jana Weretyckiego i jego żony posiadłość w miasteczku Leszno pod Warszawą za kwotę 2000 ówczesnych złotych. Biskup poznański Stefan Wierzbowski 2 września 1682 w liście do prowincjała zakonu zezwolił karmelitom podnieść krzyż i odprawiać nabożeństwa, co było równoznaczne z pozwoleniem na budowę kościoła i klasztoru. Zgodę na budowę wyrazili również bracia Leszczyńscy, właściciele Leszna, Bogusław – opat czerwiński i proboszcz płocki oraz Rafał – ojciec późniejszego króla Stanisława Leszczyńskiego.
Kościół został poświęcony 27 kwietnia 1732 przez legata papieskiego w Polsce Camillo Paolucciego. Cztery ołtarze boczne poświęcono świętym: Józefowi, Wojciechowi, Eliaszowi i Magdalenie de’ Pazzi. Obrazy do tych ołtarzy namalował Szymon Czechowicz.
W czasie wojny północnej klasztor został zajęty przez Szwedów, skąd 28 lipca 1704 wyruszyło ich poselstwo do przybywającego w tym czasie do Warszawy nowo wybranego króla Stanisława Leszczyńskiego.
W 1818 klasztor został częściowo przejęty przez władze i przeznaczony na więzienie. W 1822 zostali tu osadzeni m.in. Walerian Łukasiński i inni członkowie Towarzystwa Patriotycznego. Więzieni tu byli również Ignacy Prądzyński, Maurycy Mochnacki i Piotr Wysocki.
Kościół został odrestaurowany w 1853; wtedy też dobudowano kaplicę i zegar na wieży. Koszt odnowy wyniósł przeszło 22 000 złp. (rubli srebrnych 3 315 kop. 20), z czego rząd przeznaczył na ten cel 500 rubli srebrnych.
W latach 1940−1942 był jednym z dwóch czynnych kościołów w granicach getta (drugim był kościół Wszystkich Świętych). Po wojnie kościół i budynki dawnego klasztoru były zniszczone w ok. 45%. Świątynia została odbudowana w latach 1951–1956. Zabudowania klasztorne nie zostały odbudowane, pozostał tylko piętrowy aneks.
W kościele wisi kopia obrazu Matki Boskiej Białynickiej z Białynicz, której oryginał znajdował się na zamku w Lachowiczach podczas trzymiesięcznej obrony przed wojskami moskiewskimi w 1660, porównywanej do obrony Jasnej Góry w 1655. Warszawski obraz znany od 1641 roku, zaginął w powstaniu warszawskim, obecny wizerunek jest jego kopią.
W związku z budową trasy W-Z i poszerzaniem al. gen. K. Świerczewskiego (al. „Solidarności“), w nocy z 30 listopada na 1 grudnia 1962 kościół został przesunięty o 21 metrów na północ. Było to pierwsze w Europie i trzecie na świecie przesunięcie obiektu sakralnego. Miejsce dawnej lokalizacji kościoła jest zaznaczone na chodniku i jezdni al. „Solidarności” granitową kostką.
W 1968 zbudowano 25-głosowe organy. W latach 1984–1985 przy kościele wzniesiono plebanię. W 2009 przeszedł częściowy remont elewacji. Przy okazji remontu odtworzono barokową kolorystykę frontu kościoła, który jest obecnie purpurowy.
Msze Święte:
Niedziela: 07.30, 09.00, 10:30, 12.00 – Mass in English, 13.30 – SUMA, 18.00 Studencka
Dni Powszednie: 07.00, 08.00, 18.00
