En el año 1576 el Gobernador Rodrigo de Quiroga cedió estos solares para fundar una ermita dedicada a Santa Ana y una plaza. La Plaza del Tejar se llamaba, porque en este sector estaba la faena destinada a la fabricación de tejas musleras que abastecían las construcciones del centro de la ciudad y las tejas que cubrían la Catedral.
Estos sectores eran populosos, donde el mundo mestizo y popular montaba sus rancheríos y ramadas, haciendo imperativa la necesidad de evangelizar y por lo que se instalaría la Parroquia Santa Ana en el año 1578.
Esa primera construcción quedaría destruida con el terremoto del 13 de mayo de 1647. Se levantaría una nueva parroquia la que también se caería con el sismo de 1730. En 1746 se levanta una tercera construcción, la que fue demolida a comienzos del siglo XIX dado su precario estado de conservación y sería reemplazada por la actual construcción.
Esta última construcción fue posible gracias a las gestiones del presbítero Vicente Aldunate Guerrero, quien a su llegada como párroco el año 1802 y enfrentado a un templo casi en ruinas, obtiene el apoyo del Gobierno y se inician las tareas de reconstrucción.
Narra la historia que el arquitecto Juan José Goycolea estuvo a cargo del diseño y se habría basado en los planos del ingeniero militar Agustín Caballero. Las obras comenzaron en 1806 y aunque no estaba terminada, fue consagrada en 1854. Antes de concluir las obras, se construyó una fuente diseñada por Agustín Caballero con el fin de abastecer de agua a los vecinos del sector.
En 1926 y 1937 el templo sufrió algunas modificaciones, se levantó una nueva torre de tres cuerpos y se elevó la nave central, la que fue cubierta con una bóveda de cañón.
La iglesia fue declarada Monumento Histórico el año 1970.
Para el terremoto del 27 de febrero de 2010, sufrió severos daños y estuvo cerrada provisoriamente mientras se realizaban los trabajos de restauración.
Cabe destacar que, a un costado de la parroquia, funciona la Vicaría de la Pastoral Universitaria y todos los domingos más de 120 personas reciben alimentación en un comedor que atiende la pastoral social de la comunidad, haciendo de este templo un espacio muy trascendental para el sector.