Obecna wczesnobarokowa świątynia została wzniesiona w latach 1659–1680. Jest to budowla trójnawowa, bazylikowa z transeptem i kopułą pogrążoną w dachu kościelnym, o czym zapewne zdecydowały względy strategiczne. Ewentualny ostrzał prowadzony z dział wzgórza wawelskiego mógłby naruszyć i zrujnować konstrukcję kopuły kościelnej, gdyby ta znacząco wyróżniała się ponad dachem świątyni. Nową budowlę wzniesiono według projektu architekta Krzysztofa Mieroszewskiego.
Z zabudowaniami bernardyńskimi sąsiadował niegdyś cmentarz kościelny obwiedziony murem, na którego teren wiodła brama od strony ul. Stradomskiej. Była to budowla barokowa o trzech portalach, z których środkowy był wyższy i ozdobniejszy od pozostałych. Bramę wieńczyło siedem posągów świętych z figurą Matki Boskiej Niepokalanego Poczęcia pośrodku. Obiekt powstał w roku 1767. Na początku XIX w. w rejonie kościoła Bernardynów rozpoczęto prace wyburzeniowe. Zburzono jeden korytarz klasztorny, kuchnię, sartorię (zakład krawiecki), westiarnię (pomieszczenie na odzież i bieliznę) oraz zabudowania gospodarcze na wielkim podworcu. W tym też czasie likwidacji uległ stary cmentarz z częścią ogrodzenia. Po roku 1830 przestała istnieć także brama oraz bezpośrednio do niej przylegające fragmenty muru.