La chiesa sorge sul fondo della piazza omonima che si apre a sinistra dell’attuale corso Italia, antica via S. Gilio (o Sant'Egidio). Fondata dai frati carmelitani nel 1325, la chiesa con l’annesso convento subirono radicali trasformazioni tra la seconda metà del Cinquecento e il 1612, anno della riconsacrazione. Ingenti furono i danni durante la seconda guerra mondiale, come dimostra la ricostruzione del tetto a capriate in cemento a vista, realizzato nel 1965. Le forme trecentesche furono completamente nascoste, all’interno, dal riordino degli arredi deciso dal Concilio di Trento, in particolare dalla sostituzione degli antichi altari con quelli barocchi, mentre all’esterno è ancora possibile riconoscere l’originaria struttura gotica in laterizi (lato settentrionale).

Da segnalare la costruzione, a partire dal 1425, della cappella commissionata dal notaio Giuliano di Colino degli Scarsi, per la quale Masaccio realizzò la grande pala d’altare oggi smembrata tra Pisa (Museo di San Matteo, San Paolo), Londra (National Gallery), Berlino (Staatliche Museen), Napoli (Museo di Capodimonte) e Malibu (Paul Getty Museum).

Di rilievo anche i dipinti risalenti ai secoli successivi che adornano ancora gli altari cinquecenteschi: tra questi, laMadonna in gloria e Santi firmata da Aurelio Lomi (1590 ca.) e l’Ascensione di Cristo di Alessandro Allori (1581), rispettivamente sul primo e sul secondo altare della parete sinistra, e l’Apparizione della Vergine a Sant'Andrea Corsini di Francesco Curradi (1629 ca.) sull’altare nella controfacciata. Dei dipinti trecenteschi si conserva nel refettorio un frammento raffigurante l’Annunciazione. Nel chiostro si possono ancora ammirare, nelle lunette, tre affreschi primo-seicenteschi, resti di un più vasto ciclo con Storie della vita di santi carmelitani e Storie cristologiche.