La construcción de esta iglesia comenzó en 1564 como parte del Colegio de Santa Catalina de la Compañía de Jesús, finalizándose en 1588 tras múltiples interrupciones por falta de fondos. Su portada manierista, obra de Francisco de Villalpando, marca la transición al barroco. El templo fue bendecido en 1589 por Francisco Pacheco de Córdoba, aunque poco después una tormenta derribó la torre de campanas y el reloj, que fueron reconstruidos. La autoría de la obra se atribuye a Hernán Ruiz II, aunque durante siglos se pensó que correspondía al padre Bartolomé de Bustamante.

En el siglo XVIII se incorporan elementos destacados: la sacristía (1723), obra de Francisco Hurtado Izquierdo; la Capilla de la Anunciación o del Sagrario (mediados del XVIII), y varios retablos barrocos, como el mayor (1721, Teodosio Sánchez de Rueda) o el de Nuestra Señora del Socorro (1755, Alonso Gómez de Sandoval).

Tras la expulsión de los jesuitas en 1767, el colegio queda suprimido y el templo sin uso, hasta que en 1782 se unifican aquí las parroquias del Salvador y de Santo Domingo de Silos. Se erige entonces un muro de separación con el colegio, que aún se conserva.

Durante los siglos XIX y XX sufrió transformaciones —entre ellas la eliminación en 1964 del estuco original de la fachada— y episodios críticos como el desplome del ático del retablo mayor en 1996.

Fue declarado Bien de Interés Cultural (BIC) en 2001. Entre 2003 y 2004 se acometió una restauración integral sufragada por la Junta de Andalucía, Cajasur y el Obispado de Córdoba, con reapertura al culto en julio de 2004.

Hoy, la iglesia constituye un referente del patrimonio cordobés, con un estilo que conjuga manierismo, barroco y restauraciones contemporáneas, reflejando la intensa historia de la Compañía de Jesús y de la propia ciudad.