Kościół św. Anny w Warszawie powstał przy klasztorze bernardynów, który został ufundowany przez księżną Annę Fiodorównę. W 1454 roku sprowadzono pierwszych zakonników i rozpoczęto budowę świątyni w stylu gotyckim. Ściany kościoła wybudowane zostały jako mur pruski z zastosowaniem cegły, niedługo później stanął klasztor. Zgodnie z przyjętą przez zakon zasadą, zespół klasztorny powstał poza murami miejskimi, u wylotu jednego z głównych traktów wychodzących z miasta. Był to drugi, po krakowskim, klasztor bernardynów w Polsce. W roku 1507 spalił się kościół i klasztor. Ówczesny gwardian Antoni z Biecza rozpoczął odbudowę, którą zakończył Jan z Komorowa, ale następny pożar (1515) spowodowany umyślnym podpaleniem, zniszczył prawie całe przedmieście w tym kościół i klasztor.
Głównymi fundatorami nowego kościoła byli: księżna Anna Radziwiłłówna, Beata z Tęczyńskich Odrowążowa i Jan Lubrański biskup poznański. Powstała trzecia nawa po lewej stronie z funduszy księżnej Anny oraz z funduszy bp. Lubrańskiego chór z nakryciem i sklepieniem. Odbudowę zakończono w 1533 roku. 20 lutego 1578 roku przed kościołem św. Anny margrabia Jerzy Fryderyk von Ansbach złożył hołd lenny Stefanowi Batoremu. W tym samym roku królowa Anna Jagiellonka ufundowała okazałą dzwonnicę ze słynnymi w owym okresie w całej Koronie dzwonami. Bullą papieską Sykstusa V z 22 października 1586 roku wprowadzono do świątyni arcybractwo św. Anny. 16 listopada 1611 roku przed kościołem św. Anny margrabia brandenburski, elektor Jan Zygmunt Hohenzollern złożył hołd lenny Zygmuntowi III Wazie.
W czasie potopu szwedzkiego kościół nie został zniszczony i pomimo, że na jakiś czas zmienił się w fortecę, do czasu wyrzucenia zeń wroga przez Czarnieckiego. Ale w 1657 roku podczas kolejnego oblężenia Warszawy przez wojska Rakoczego, kościół został spalony przez Polaków, aby nie stanowił bastionu dla atakujących Starą Warszawę Siedmiogrodzian. Zakonnicy wrócili do klasztoru w 1660 roku i w pierwszej kolejności wybudowali sobie dom mieszkalny. Sumptem głównie Jana Wielopolskiego kasztelana wojnickiego, który przeznaczył na ten cel po 5000 złotych rocznie, ruszyła w 1663 roku odbudowa według projektu Giovanniego Gisleniego i przy udziale Tytusa Burattiniego. Trwała siedem lat. Kaplicę bł. Władysława z Gielniowa odnowiła rodzina Kretkowskich herbu Dołęga. Arcybractwo św. Anny odnowiło ołtarz patronki, nieznany jest fundator odnowy ołtarza głównego. Chór murowany i organy powstały za Augusta II. Twórcą organów był o. Antoni z Głogowy, zaś jego pomocnikiem Klemens z Sierpska i to jemu przypisuje się autorstwo instrumentu. W 1701 roku w ogrodzie klasztoru wybudowano łazienki.
Stanisław Kostka Potocki, przy poparciu króla Stanisława Augusta i walnym udziale mieszczanina warszawskiego Józefa Kwiecińskiego, zebrał fundusze na przebudowę fasady kościoła. Tenże Kwieciński ufundował także kaplicę Matki Bożej Sokalskiej i wyznaczył fundusz dla ogrzewania jej w czasie zimy. Fasadę zaprojektował i nadzorował prace w latach 1778-88) Piotr Aigner. 9 maja 1794 roku, po zdjęciu święceń kapłańskich, został skazany na karę śmierci i powieszony przed kościołem targowiczanin biskup inflancki Józef Kazimierz Kossakowski. W 1830 roku ks. Franciszek Morański położył fundamenty pod kaplicę Loretańską, w której umieszczono obraz ze zlikwidowanego klasztoru bernardynów na Pradze. Nad kaplicą umieszczono rzeźbę Matki Bożej dłuta Tadeusza Czajkowskiego. Figurę przeniósł do kaplicy (15 sierpnia 1837) arcybiskup Stanisław Choromański. Kościół został spalony w 1944 roku. Zniszczeniu podczas wojny uległ dach, ocalały mury oraz dzwonnica.
Renowacja miała miejsce w latach 1946–62. Obecnie wielokrotnie przebudowywana (1518–33, ok. 1620 i 1660–67) jednonawowa świątynia jest mieszanką różnych stylów architektonicznych: prezbiterium jest gotyckie, orientowane (zwrócone w kierunku wschodnim), trójścienne. Wnętrze zostało zbarokizowane w latach 1750–1753, a późnobarokowe polichromie wykonał bernardyn ks. Walenty Żebrowski). Fasada w 1788 uzyskała styl klasycystyczny, zaś dzwonnica z 1818 zbudowana jest w stylu neorenesansowym. Ze względu na swoje położenie w bliskim sąsiedztwie czterech spośród głównych uczelni Warszawy: Uniwersytetu Warszawskiego, Akademii Sztuk Pięknych, Uniwersytetu Muzycznego Fryderyka Chopina oraz Akademii Teatralnej, świątynia od 1928 pełni funkcję kościoła akademickiego. Obecnie nazywany jest Centralnym Ośrodkiem Duszpasterstwa Akademickiego. 3 czerwca 1979 roku Jan Paweł II odbywający swą pierwszą pielgrzymkę do ojczyzny spotkał się z młodzieżą, wygłosił homilię i poświęcił przyniesione przez młodzież krzyże. Wydarzenie to upamiętnia tablica przy wejściu do kościoła.
Kościół św. Anny znajduje się przy Krakowskim Przedmieściu 68.
Nowe zdjęcia wykonano w maju 2018 roku.