Les primeres notícies documentades que ens han arribat del convent daten de l'any 1238, quan Berenguer de l'Aguda va donar-li alguns dels seus bens en el seu testament. Va ser construït fora de les muralles de la vila, en l'extrem meridional.  

A finals del segle XIII i gràcies a les donacions rebudes, es decideix construir un nou convent més adient a la nova situació econòmica de la comunitat. De la construcció d'aquest nou edifici no s'han conservat més dades i només sabem que es va perllongar fins ben entrat el segle XIV.

El convent va patir nombroses vicissituds al llarg dels segles. Els frares van ser obligats a abandonar-lo en diverses ocasions i també es va incendiar repetides vegades. En 1835 va ser desamortitzat i passà a mans privades, que li van donar diversos usos, entre ells el de destil·leria de vins i aiguardents. Això provocà que es modifiquessin alguns sectors de l'església i s'enderroquessin la majoria de dependències conventuals. En 1945 va ser abandonat, fet que va agreujar el seu deteriorament. En 1981 es va començar a restaurar l'església, que va adquirir la Generalitat de Catalunya un any més tard.

L'església és l'única dependència de tot el complex que resta dempeus. És una de les poques mostres d'arquitectura gòtica franciscana que es conserven a Catalunya. Està formada per una sola nau rectangular, orientada de nord a sud i dividida en set trams. Un d'aquest és la capçalera, format per un absis poligonal de cinc costats. 

La nau té una coberta de fusta a dos aigües que es recolza en sis grans arcs de diafragma apuntats. La coberta va ser restaurada en la dècada dels vuitanta del segle passat, ja que havia estat oculta durant uns quants segles per una fals sostre fet en el segle XVII. Va ser en retirar aquest sostre que es va descobrir la coberta, que encara mantenia restes de policromia en les bigues.

En l'espai que hi havia entre els contraforts que sostenen els arcs de diafragma es van construir capelles laterals, cobertes amb voltes de creueria.

L'absis també està cobert amb una volta de creueria amb sis nervis que conflueixen en una clau central on hi ha esculpit un Agnus Dei.

A banda i banda del tram presbiterial trobem dues capelles laterals de diferent factura a les de la resta del temple i concebudes a mode d'absidiola. El seu perímetre és pentagonal, com l'absis. També té una volta recolzada en sis nervis i amb una clau de volta central.

A les tres cares que donen a l'exterior es van practicar tres finestres. En les dels extrems trobem ulls de bou i en la central un gran finestral apuntat, tots tres decorats amb traceries gòtiques.

En el mur nord s'obre la porta principal d'accés.

Està formada per quatre arquivoltes apuntades i protegides per un guardapols. Els capitells de les columnes i mènsules en que es recolzen estan decorats amb fulles d'acant. En les dovelles centrals de l'arc interior podem veure esculpits dos escuts de la vila ducal de Montblanc. També hi ha l'emblema de la família Marçal en el costat dret. Tots dos van ser benefactors del convent i van participar en la construcció d'aquesta portalada.

Sobre la porta, corona la façana un gran finestral gòtic de característiques similars als de la capçalera, si bé mostra un treball més refinat.

La capella de Sant Antoni, situada en el costat esquerre del cinquè tram de la nau, va ser ampliada en època barroca i es va canviar la seva advocació per la del Santíssim. També es va eliminar la capella del costat dret, per obrir-hi una porta que comuniqués el temple amb el claustre.

Aquest estava adossat al mur occidental de l'església. Va ser construït en el segle XIV i es va enderrocar en el XIX, quan el convent era una destil·leria. Tenia planta quadrada i en coneixem la seva forma i distribució gràcies a uns dibuixos fets per Ramon Cantó en 1894. Estava format per dos nivells. En l'inferior hi havia finestres apuntades amb arcs trilobulats, recolzats en columnes de secció tetralobulada que tenien capitells decorats amb motius vegetals molt esquemàtics. En el pis superior s'obrien finestres de mig punt de factura posterior. Durant l'any 2000 es van fer diverses excavacions arqueològiques en aquest sector que van permetre trobar nombrosos fragments dels arcs, columnes i capitells corresponents al pis inferior. Amb aquests fragments es volen reconstruir les ales sud i oest, per permetre una utilització turística de l'espai.