Церковний комплекс споруджено у 1893-1895 рр. за проектом австрійця Франца Штатца. Будівництвом керував український архітектор Іван Левинський, який доопрацював проект. Також у роботі приймав участь організатор львівської архітектурної школи Юліан Захаревич. Повністю закінчений комплекс здали у 1898 році.
До 1939 року функціонував як храм та монастир Кармеліток Босих. 1939 року радянська влада розмістила тут НКВС. За німецької окупації в будівлі розміщувалось Гестапо. Від закінчення війни і до 1961 року у будівлях монастиря розміщувався охоронний полк НКВС-МВС.
З 1961 року комплекс надійшов у розпорядження міської АТС. Під час ремонтно-будівельних робіт тут знаходили рештки репресованих. Будівлю храму львівська дирекція "Укртелекому" використовувала як операційну залу для розрахунків та обслуговування клієнтів.
Всі вівтарі та оздоблення костелу знищено. Розібрано пірамідальний шолом вежі, на який встановили антену. Залізобетонними перекриттями розрізано інтер’єр костелу на три яруси, які поділено перегородками на дрібніші приміщення. Частково розібрали неготичний портал при вході та зняли кам’яний хрест на фасаді костелу.
29 вересня 2011 року депутати Львівської міської ради прийняли рішення про передачу будівлі храму св. Климентія папи та прилеглих до нього приміщень у власність громади парохії св. Климентія папи УГКЦ. Дана подія є результатом багаторічної клопіткої праці над питанням повернення у власність Церкви приміщення колишнього монастирського комплексу жіночого ордену Кармеліток босих. Зараз триває реконструкція храму.