Dzieje tej świątyni długo nie były znane w zupełności; oddawna bowiem brakowało jej wszelkich piśmiennych pamiątek z przeszłości i historycy, aż do naszych czasów, musieli przestawać na błędnych podaniach miejscowych, lub opierać się na pozostałych późniejszych źródłach.
Rzecz całą objaśnił dopiero odkryty przed kilku laty rękopis w zbiorach Konstantego Świdzińskiego, obejmujący dokładną historyą założenia kościoła i dalsze jego losy, aż do początku siedemnastego stulecia; skreślone przez przełożonych, jak to niegdyś było we zwyczaju.
Z rękopisu tego dowiadujemy się, że już w r. 1622 król Zygmunt III sprowadził ze Lwowa do Warszawy oo. karmelitów bosych i obdarzył ich placem na wybudowanie domu Bożego i klasztoru tam, gdzie teraz wznosi się kościół św. Antoniego przy ulicy Senatorskiej. Ale tym razem nie przyszło do tego, z powodu wynikłych rozmaitych przeszkód, i zakonnicy zrzekli się nawet darowizny. Niebawem jednak, za następnego panowania, Władysław IV, stosując się do życzenia małżonki swojej królowej Cecylii Renaty, sprowadził powtórnie tychże zakonników z Krakowa w r. 1637. Wybrali oni sobie sami miejsce, które im król zaraz darował, na Krakowskiem Przedmieściu, w sąsiedztwie wielkich pałaców należących do Krasickich i Koniecpolskich, zwłaszcza gdy z tych pierwszy został im nawet przez pobożną właścicielkę na pomieszkanie ofiarowany.
Zaczem w r. 1639 karmelici przerobili darowany sobie pałac Krasickich tymczasowie na kaplicę i zaczęli klasztor budować, zaś na kościół położono z wielką uroczystością kamień węgielny w d. 13 kwietnia 1643 r., pod wezwaniem Wniebowzięcia N. Palmy i św. Józefa Oblubieńca, w obecności Andrzeja Szołdrskiego biskupa poznańskiego i wielu znakomitych osób, jak o tem przekonywa kopia napisu na tymże kamieniu znajdującego się i spółczesny opis całego obchodu, w pomienionej księdze skreślony.
Budowla szybko przyszła do skutku, była obszerną i wspaniałą, zgromadzenie zaś tak wielkiej używało wziętości z powodu nauki i wymowy, że młody królewicz Jan Kaźmirz, nadzwyczaj upodobawszy je sobie, zapragnął zostać karmelitą warszawskim, od czego zaledwie król z trudnością odwieść go zdołał. Wtem wybuchła wojna szwedzka 1655 r. Bogaty kościół padł najprzód jej ofiarą i został do szczętu spalonym.
Wygnani zakonnicy, wróciwszy po wojnie do Warszawy, wystawili na tem samem miejscu, ale już z drzewa, klasztor w r. 1660 i zaczęli murować nowy kościół w r. 1672. Lecz budowa, dla braku funduszów i innych przyczyn, długie lata ciągnęła się, chociaż dopomagali jej hojnie rozmaici dobroczyńcy. Przy całej nawet gorliwości zakonników, kościół ukończony dopiero został w końcu siedemnastego wieku, a poświęcony w r. 1701. Nie był jednak wcale ani zewnątrz okazałym, ani wewnątrz ozdobnym, zaczem i w następnych latach przyczyniali się jeszcze częściowo do jego uzupełnienia rozmaici bogaci ludzie, a pomiędzy tymi szczególnie był mu przychylnym książę Radziwiłł, zwany Rybeńko. Jako najbliższy sąsiad, mieszkając w dzisiejszym namiestnikowskim pałacu, książę tutaj zwykle za czasu pobytu swego w Warszawie bywał na mszy i nabożeństwie. Urządził sobie nawet kaplicę osobną w kościele, zaraz obok wielkiego ołtarza, ze strony pałacu. Kaplica ta, niegdyś radziwiłłowską zwana, a dzisiaj zamieniona na zakrystyą, posiadała osobne wejście z boku dla samego księcia. Miał zatem Radziwiłł jakiś rodzaj zobowiązania się względem kościoła i w skutek te go postanowił wznieść mu okazałą facyatę. Ale zaczął późno i nie dokończył dzieła; więc syn jego, sławny książę Panie Kochanku, który po ojcu odziedziczył względy dla kościoła, święcie dopełnił woli rodzica i w r. 1782 wystawił teraźniejszy front z ciosu, podług planu zdolnego budowniczego Efraima Schroegera.
Jednocześnie kiedy się czoło tak przyozdabiało, kościół wewnątrz nowe zyskiwał skarby w ołtarzach i obrazach, tudzież drogocennych sprzętach, sprawionych kosztem dobroczyńców, które pomnażane z latami, postawiły świątynię w szeregu najbardziej w sztukach pięknych odznaczających się, czem się i dotąd zaleca.
W obecnym stanie piękna ta budowla ma naczelną ścianę z nader mocnego kamienia piaskowego o piętrze, u dołu rzędem płaskosłupów i kolumnami wystającemi, toskańskiego porządku, przyozdobioną, oprócz dwóch osobliwego kształtu dzwonnic, zakończonych u góry blaszanemi wazonami. W przyczółku nawa środkowa upiększona jest płaskosłupami i kolumnami korynckiego porządku, które, również jak dolne, po dwa są ustawione. Pomiędzy kolumnami tego piętra stoją dwa posągi świętych, ze zgromadzenia karmelitów, a nad niemi w płaskorzeźbowych medalionach popiersia innych świętych, pośrodku zaś wielkie okno, piękną wypukłorzeźbą uwieńczone, rzuca światło do wnętrza. Na wierzchu przyczółka znowu grupy posągów, wyobrażające miłość i nadzieję, a, po samym środku unosi się nad świątynią wielka kula blaszana, koło której obwija się wąż z jabłkiem w pysku, przyciśnięty złocistym kielichem z hostyą na wierzchu, wyobrażającym wiarę.
Wewnątrz kościół ten ma jedenaście ołtarzy, oprócz wielkiego, wystawionego w r. 1701, podług rysunku budowniczego Tylmana. W nich mieszczą się niektóre bardzo piękne obrazy. Przy wchodzie, w jednym z trzech jednakowych ołtarzy, są owalne obrazy św. Anny z N. Panną, zakryte obrazem św. Anioła Stróża, oba malowane przez Kaźmirza Wojniakowskiego. Drugi ma św. Jana od Krzyża, pędzla Franciszka Smuglewicza; trzeci św. Wawrzyńca tegoż artysty, tudzież wielki obraz św. Eliasza, jednę z najlepszych jego robót, zawieszony na ścianie naprzeciw ambony. Zbliżając się ku wielkiemu ołtarzowi, w którym umieszczony jest pięknego pędzla obraz św. Józefa piastującego Dzieciątko Jazus, widziemy dwa malowidła: jedno na prawo N. P. Różańcowej, z dawnego kościoła księży dominikanów obserwantów w r. 1816 przeniesione, nad którem umieszczony owalny obraz, przedstawiający św. Szymona klęczącego przed N. Panną, dzieło znakomitego Szymona Czechowicza. Drugi na lewo naprzeciw tego ołtarz, Imienia Jezus, ma podobnież u góry w owalu Niepokalane Poczęcie N. M. Panny, przez tegoż malarza, i dalej ołtarz w nawie, ze wspaniałym obrazem N. Panny z Dzieciątkiem Jezus, wręczającej szkaplerz św. Janowi Stokiuszowi karmelicie, nad którym w nagłówku ołtarza zawieszony drugi obraz mniejszych rozmiarów, przedstawiający św. Eliasza, porwanego w niebo na ognistym wozie, oba pędzla profesora Rafała Hadziewicza.
Nowożytna sztuka rzeźbiarska podobnież korzystnie przedstawia się w tym kościele, zwłaszcza w utworach dłuta Oskara Sosnowskiego, znakomitego artysty-amatora. Takiemi są tutaj w kaplicy grobu Chrystusowego, wystawionej w r. 1862 podług planu Henryka Markoniego, umieszczone wyobrażenie Chrystusa Pana spoczywającego w grobie, wykonane po mistrzowsku z marmuru kararyjskiego w naturalnej wielkości, a ofiarowane przez artystę w darze dla tej świątyni. Równie piękny, a pod wielą względami nawet pierwszy przewyższający, jest tegoż artysty Anioł Zmartwychwstania, będący pomnikiem grobowym poświęconym pamięci braci artysty, umieszczony w r. 1859 przy filarze na piedestale.
Z dawniejszych nagrobków niema tu wiele. oprócz tablic z napisami Józefa Ossolińskiego wojewody wołyńskiego i żony Jego Teresy ze Stadnickich..