El templo se construyó desde finales del siglo XVI pero al comenzar la tercera década del siglo XVIII se encontraba muy destruido, por lo que el obispo Escalona y Calatayud mandó construir una nueva iglesia para las monjas dominicanas. El 3 de mayo de 1738 las monjas fueron trasladadas en solemne procesión a su nuevo convento y templo, el cual fue dedicado a Santa Catalina de Sena. Ahí permanecieron hasta el 30 de marzo de 1863, cuando fueron exclaustradas por la Ley Juárez. Regresaron durante el Imperio, pero tuvieron que dejarlo tras el triunfo de la República en 1867. Cuando el gobierno civil tomó posesión, se fraccionó la propiedad del convento y templo, quedando algunas partes en manos de particulares.