Construido entre 1596 y 1600 por Diego Caballero y su esposa Inés de Velasco, hija del conquistador Francisco de Orduña. 

El arquitecto encargado de la edificación del convento fue Alonso Martínez López.

El conjunto conventual estaba formado por la iglesia y tres claustros de dos niveles cada uno.

Sus puertas talladas con imágenes de la vida de la santa son de gran valor artístico y aún se conservan los confesionarios desde los cuales, sin salir de la calle, las monjas se confesaban. 

En el siglo XVIII el templo y convento tuvieron que ser reparados por las constantes inundaciones que sufría la ciudad y por los daños que sufrió debido a las acciones realizadas por un taller de carrocería que se ubicaba junto de la edificación. De esta forma el claustro y la fachada fueron reconstruidas en estilo neoclásico.

Con las Leyes de Reforma y los cambios políticos de la última mitad del siglo XIX el convento fue dividido y vendido a particulares y los claustros se convirtieron en vecindades.

Después del terremoto de 1985 y con las exploraciones arqueológicas que se realizaron en el centro se llego a ver los pasillos y escalera que databan del siglo XVII, así como algunas losetas y columnas originales que fueron utilizadas en parte con el proyecto de restauración que terminó en 1988.

El edificio histórico se utilizó para albergar el museo exhibe el trabajo del célebre artista José Luis Cuevas, uno de los mejores exponentes del arte contemporáneo en México. Cuenta con un acervo de más de 1,860 obras de arte de diversos artistas en su mayoría latinoamericanos.

Muchos de los vestigios encontrados en el patio están por debajo de la Giganta, escultura de bronce que pesa 8 toneladas que caracteriza el museo.

El museo también cuenta con salas para exposiciones temporales. 

En el interior del museo está la Biblioteca y Centro de Documentación Octavio Paz.