El que un día fue el templo de San Pedro y San Pablo, anexo al colegio que la Compañía de Jesús estableció bajo la protección de los dos apóstoles, cabeza de la Iglesia católica, según don Manuel Toussaint, fue construido entre 1576 y 1603 por Diego López de Arzaíba, S. J. El templo primitivo, anterior al existente, era una modesta construcción con techumbre de paja que se ubicaba en el extremo opuesto de la manzana, en el lugar (aproximadamente) que hoy ocupa el edificio del templo de Nuestra Señora de Loreto.
La expulsión de los jesuitas, decretada por Carlos III en 1767, propició su decadencia, puesto que este edificio se cerró al culto y su patrimonio pasó a la Junta de Temporalidades. Sin embargo, esto no resta la importancia histórica que ha tenido el edificio, dado que ahí se efectuó el juramento de Agustín de Iturbide como emperador de México y también fue el sitio en donde se nombró el primer Congreso, que eligió como primer presidente de México a Guadalupe Victoria. Posteriormente, fungió también como escenario para la reunión de la Primera Asamblea Legislativa, donde surgió la primera Constitución Política Federal de México en 1824.
Durante mucho tiempo, el edificio fue abandonado, dándole esporádicamente algunos usos, como fue el de sede de la Lotería Nacional. Incluso se hicieron proyectos para modificarlo radicalmente, pensándose realizar en este gran edificio un conjunto de vivienda.
José Vasconcelos, cuando ocupó el cargo de secretario de Educación Pública, lo reparó para darle nuevo uso y siguió como marco para albergar ejemplos del muralismo nacional. En el ábside del templo, Roberto Montenegro realizó las obras que manifiestan el nacimiento del gobierno con su mural titulado "El árbol de la ciencia". También trabajaron en este espacio los pintores Fernando Ledezma y Julio Castellanos. En una capilla lateral aparece el mural de "El Zodiaco", realizado por Javier Guerrero en 1921.
En los arcos del ábside del crucero existen unos vitrales proyectados por el mismo Montenegro, con temas pintorescos de México, tales como la "Vendedora de Periódicos" y "El Jarabe Tapatío". Un año más tarde, los arcos torales y formeros fueron decorados por murales de Jorge Enciso y Montenegro.
El edificio pasó a formar parte del patrimonio universitario en 1924 y, posteriormente, la Universidad instaló en el espacio del templo la Hemeroteca Nacional, acabando esta sus funciones (en este sitio) en 1981.
El edificio fue declarado monumento en 1931. Su planta es de cruz latina, cubierta con bóvedas vaídas. El eje principal corre de norte a sur, levantándose en este una portada neoclásica realizada en dos cuerpos: el primero, con el acceso a través de un vano enmarcado por pares de pilastras con capiteles dóricos, mismos que sostienen un entablamento en cuyo friso se leía "Hemeroteca Nacional".
En los intercolumnios se ve un nicho desprovisto de esculturas y, en el segundo cuerpo, hay una ventana enmarcada, igualmente que el inferior, por pilastras dóricas que sostienen a su vez un entablamento decorado con metopas y triglifos en el friso. Este se interrumpe para alojar un nicho cuyo cerramiento en medio punto se embebe en el tímpano de un frontón triangular. A los costados existen dos marcos elípticos trabajados en cantera.
La fachada está rematada por un muro piñón generado por la bóveda. Este se encuentra enmarcado por una moldura de cantera, semejando un frontón curvo en cuyo tímpano se encuentra un marco circular de cantera. Está coronado por un escudo semiborrado, rodeado por guirnaldas. A los costados vemos un par de macetones labrados en cantera.La torre se desplanta en el ángulo norponiente sobre un basamento de planta cuadrada, en el que se ven una puerta y tres balcones que dan hacia la calle del Carmen. El campanario es de dos cuerpos ochavados, coronados por un cupulín con linternilla; los vanos del primer cuerpo están rematados por frontones triangulares cortados.
Recientemente restaurado y habilitado, actualmente funciona como "Museo de la Luz", y depende de la Dirección General de Comunicación de la Ciencia de la UNAM.pejó de ser Hemeroteca Nacional a principios de los ochentas.
