Kościół wraz z klasztorem należą do najstarszych murowanych zabytków Wilna. Tak się przypuszcza, że świątynia została poświęcona w 1421 r. Pierwsi franciszkanie przybyli do Wilna w czasach pogańskich, aby szerzyć na tych terenach wiarę chrześcijańską.
Wielokrotnie przebudowywany po kolejnych pożarach i zniszczeniach. Obecnie w kościele dominują cechy barokowe, aczkolwiek gotyku też się sporo zachowało, np. system skarp, do wnętrza prowadzi gotycki ceglany portal, można podziwiać piękne sklepienia kryształowe.
Po powstaniu styczniowym kościół Rosjanie przekształcili na archiwum i zniszczyli wnętrze. W okresie międzywojennym świątynia należała do franciszkanów, po II wojnie światowej władze radzieckie znowuż urządziły tu archiwum.
W kaplicy św. Wawrzyńca znajduje się figura NMP nazywana Matką Boską Białą, pochodzi rzeźba z II połowy XVII w., ponoć inicjatorem jej powstania jest hetman WKL – Michał Pac. Najświętsza Panna przedstawiona w ciąży, dlatego uchodzi za patronkę dzieci nienarodzonych i rodzin. Biała Pani otoczona jest w Wilnie wielką czcią.
Po upadku powstania styczniowego z rozkazu władz rosyjskich rzeźba miała być zniszczona, ale katolicki urzędnik samowolnie wyłożył deskami i otynkował niszę, w której był posąg.
W okresie XX – lecia bez żadnych przeszkód wilnianie mogli powierzać swe troski, zmartwienia i radości Białej Pani.
Po II wojnie światowej kościół został przekształcony na archiwum, a kaplicę, w której stała rzeźba, zamurowano.
Po odzyskaniu przez Litwę niepodległości franciszkanie ponownie objęli kościół opieką duszpasterską. Kaplicę św. Wawrzyńca odnowiono jako jedną z pierwszych.
W kościele ustawiono ołtarz św. Jadwigi Królowej, który został poświęcony w październiku 2012 r. podczas uroczystej mszy św. z udziałem kardynała Litwy A. J. Baczkisa. Złożono w nim relikwie świętej Pani Wawelskiej sprowadzone do Wilna przed kilku laty. Ołtarz zaprojektowany przez Dariusza Nadzieję z Lublina, wykonany z dębu, styl jego nawiązuje do ołtarzy barokowych.
Przy ołtarzu Jadwigi Andegaweńskiej umieszczona jest tablica upamiętniająca 600 rocznicę podpisania Unii Horodelskiej, która litewską szlachtę katolicką zrównała z polskimi rodami (przyjęcie 47 rodów bojarskich do polskich rodów szlacheckich).
Obok kościoła pomnik Józefa Montwiłła – znanego wileńskiego filantropa, burmistrza miasta, wykonany przez Bolesława Bałzukiewicza, odsłonięty w 1932 r..