Історія храму починається із трагічних подій 1495 року. Того року кравецькі підмайстри Львова, не бажаючи більше зносити важкі умови праці, вирішили вночі втекти з міста. Однак міська сторожа наздогнала втікачів неподалік Краківського передмістя. Зав’язалась бійка, у ході якої кілька підмайстрів було вбито. На місці кривавих подій товариші загиблих насипали могилу та встановили хрест.
У 1507 р. на місці трагічних подій зусиллями кравецького цеху було зведено невеликий костел. Святиню було освячено в честь святої Анни. Проте у 1509 р. під час набігу волохів, очолюваного молдавським господарем Богданом ІІІ, дерев’яний костел згорів. Святиню відбудовано у 1599 році. Цього разу костел було зведено із каменю і дерева. Проте, у 1648 р., під час облоги Львова козаками Богдана Хмельницького, храм було знищено знову.
Новий муровний костел Св. Анни повстав у 1673 році. Після часткової перебудови у 1730 р. храм набув сучасного барокового вигляду.
У XVIII ст. святиня стає загальновідомим місцем паломництва. Прочани з усієї Галичини приходили сюди, щоб просити помочі та заступництва перед Чудотворною Іконою Матері Божої.
У 1853–1862 роках перебудовано вежу, встановлено годинник і чотири дзвони, споруджено абсиду. Під час цієї ж реставрації склепіння абсиди та головної нави розписано фресками Мартина Яблонського. У храмі знаходився 10-регістровий орган з одним мануалом і педаллю. У другій половині XIX ст. у храмі було 5 дерев'яних барокових вівтарів, амвон.
У радянські часи у костелі були розташовані Каси попереднього продажу залізничних квитків, а згодом тут відкрили комісійний меблевий магазин. Внутрішнє оздоблення повністю знищено. Втрачено усі вівтарі та стінні розписи, знищено годинник та забрано усі дзвони, демонтовано та вивезено до Литви орган. 1991 року храм передано Українській греко-католицькій церкві.