Fundado hacia 1522 en Villalcázar de Sirga (Palencia) para ser ocupado por Franciscanas Descalzas de Santa Clara, se trasladó a la ciudad de Valladolid. Aquí hasta su definitivo emplazamiento, ocupó varias casas nobles y palacios adaptados.

Con la estancia de la Corte en Valladolid a principios del siglo XVII, los reyes Felipe III y doña Margarita de Austria lo toman bajo se protección, de ahí el sobrenombre de "Descalzas Reales" y encargan la construcción del templo, el claustro y dependencias a los arquitectos Francisco de Mora y Diego de Praves. La iglesia conventual es de una sola nave con fábrica de ladrillo y basamento de piedra. La fachada tiene los escudos reales y una hornacina con la Inmaculada en piedra atribuida a Gregorio Fernández. En el retablo mayor, obra del ensamblador Juan de Muniátegui, destaca el Calvario y otras esculturas, de Gregorio Fernández, además de algunas pinturas de Santiago Morán y otras de escuela italiana.

A finales de 2009 se iniciaron trabajos de restauración de los retablos y pinturas murales de la iglesia que han recuperado el antiguo esplendor oculto por el paso del tiempo.