La chiesa e il monastero furono edificati a partire dal 1407 dalle monache benedettine e consacrati nel 1427.
Dopo vari restauri tra il XVI e il XVII secolo, l’edificio assunse l’aspetto attuale tra il 1741 e il 1747, grazie ai lavori dei fratelli Giuseppe e Francesco Melani.
Soppresso nel 1786, il complesso divenne educandato nel 1809. Dal 1987 è la sede della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.
La facciata è caratterizzata da uno stile essenziale con elementi in stucco, un portale in marmo e un timpano decorato con vasi.
Il campanile è in laterizio con un tetto a cuspide.
L’interno è ad aula unica, preceduto da un atrio a quattro colonne con un organo del 1850 (Nicodemo Agati). Le pareti ospitano dodici riquadri in stucco raffiguranti Santi e Profeti, opera di Giovanni Frullani (1747). Sono presenti quattro altari laterali di Andrea Vaccà (1740 circa). L’altare maggiore, particolarmente sfarzoso, ospitava originariamente un importante crocifisso ligneo borgognone del XIV secolo (ora al Museo dell’Opera del Duomo).