Aunque fue en Coyocán uno de los lugares en los que se realizaron las primeras misas, éste debió existir en un recinto totalmente improvisado y como oficiante el Padre Olmedo o alguno de los clérigos que llegó con Hernan Cortéz. Los franciscanos estuvieron por breve tiempo en este lugar puesto que se lo seden a los dominicos antes de 1528. La iglesia debió ser muy primitiva. Las primeras manifestaciones constructivas de importancia aparecen hasta la llegada de Fray Ambrosio de Santa María. En la época en que vivió en Coyoacán, impulsó en gran medida la construcción de la iglesia. Logró realizar un gran y hermoso templo de tres naves y pilastras de cantería con arcos costosos y enlabrados (según cita Kubler). Se dice también que esta iglesia tuvo bóvedas, pero estas se derrumbaron al quitarse la cimbra. Mientras se construía el templo en 1588 hubo un derrumbe que quizás haya sido el que afectó a muchas iglesias de la zona, por ejemplo, Tlalmanalco, Amecameca, Tláhuac y otros en el estado de Puebla. Según Ponce, este terremoto, de 1588, propició la destrucción del templo. Por mucho tiempo la misa se ofició en la portería.
Durante muchos años el templo de Coyoacán constaba de tres naves con pilastras de cantería y techado con vigas en una planta de salón. Así está en la actualidad. Si bien estas obras hicieron del edificio como una gran iglesia, perdió su valor como patrimonio histórico.
De este templo sólo queda del siglo XVI el primer cuerpo de la torre y una puertecilla con elementos platerescos usados libremente. La fachada es del s. XVII, de orígenes renacentistas y de una gran sobriedad. Consta de dos cuerpos enmarcados por dos contrafuertes rematados en un pináculo. En el primer cuerpo se localiza el acceso con un vano de medio punto moldurado, soportado por unas columnillas que siguen las molduras del arco. A ambos lados de las portadas se localizan columnas pariadas con cuatro nichos vacíos en los entre ejes. Estas columnas están soportadas por nichos moldurados y bastante simples. Entre los nichos a modo de cornisa aparecería un listel. Rematando todo el conjunto se ve una cornisa con un medallón al centro con una imagen y dos plintos labrados que servirán de soporte a las columnas del segundo cuerpo que se desplazan igualmente a las del cuerpo inferior, pero mucho menos esbeltas.
Encima de la portada se abre un vano enmarcado por una cornisa que da iluminación al coro. A los lados de la portada se abren igualmente dos ventanillas.
Remata el conjunto un listel con una cornisa adornada con remates y un copete orlado por dos volutas terminado por un elemento que sirve de peana a una esfera con una cruz.
Los dos cuerpos de la torre fueron construidos posteriormente al siglo XVII; el primero es de planta cuadrada y con aberturas para alojar las campanas, adornado con pilastras y cornisas y rematado por cuatro jarrones. El segundo es de planta octagonal igualmente adornado con pilastras y cornisas, pero techado con un cupulín y una linternilla con cúpula de media naranja que remata con una cruz metálica.
En este cuerpo se aprecia un reloj.
Su uso corresponde a templo católico y el convento se utiliza como centro cultural de la misma parroquia.
