Tai viena puošniausių Vilniaus bažnyčių, priklausanti brandžiojo ir vėlyvojo baroko stiliui. Manoma, kad pirmoji bažnyčia šioje vietoje stovėjo jau Gedimino laikais. XV a. pradžioje Vytautas pastatė Šventosios Dvasios bažnyčią, kuri vėliau buvo atiduota seniausiai Lietuvoje domininkonų vienuolijai. 1679–1688 m. ji išplėsta ir rekonstruota. XIX a. viduryje caro valdžia vienuolyną uždarė, o bažnyčią pavertė parapijine. Šiandien joje renkasi lenkų katalikų bendruomenė.

Bažnyčios vidus pasižymi rokokine puošyba, jos interjeras yra vienas vertingiausių iš visų Lietuvos bažnyčių. Gausu portalo kartušų su herbais, freskų rėmų, kuriuos galima pamatyti į bažnyčią vedančiame koridoriuje. Bažnyčioje yra šešiolika altorių. Akį traukia įspūdingi vargonai – tai vienintelis beveik originalus XVIII a. instrumentas.

Bažnyčia yra veikianti. Pamaldos vyksta tik lenkų kalba. 1993 m. rugsėjo 5 d. popiežius Jonas Paulius II šioje bažnyčioje susitiko su lenkų tikinčiaisiais. Rūsiuose yra išlikusių žmonių palaikų. Manoma, kad tai karų ar epidemijų aukos. 2011 m. liepos mėnesį antropologų ir archeologų grupė, kuriai vadovavo profesorius Rimantas Jankauskas, baigė bažnyčios rūsiuose saugotų mumijų apžiūrą ir registravimą. Iš viso buvo rasta 23 mumijų, iš kurių trečdalis yra moterų, trečdalis vyrų ir trečdalis vaikų.