El año 1557 se erige el primer templo consagrado a Nuestra Señora del Rosario de los Dominicos. Esta primigenia construcción, con acceso por la calle Puente, edificada con ladrillo y cal, fue obra de Juan de Lepe y Anton Mallorquín. Con el terremoto de 1595, la humilde capilla de los dominicos, quedó absolutamente destruida.
La segunda edificación fue dirigida por el Padre Martín de Salvatierra y cuya estructura estuvo a cargo de Juan González, maestro cantero de la época. Esta construcción, destacada por su patente carácter colonial, estaba conformada por tres naves, separadas por doce arcos de ladrillo, seis por lado, un arco toral en la capilla mayor, contorno en piedra y un excelente trabajo de madera en la techumbre y en el coro. Además, contaba con un claustro de dos pisos. Nuevamente un terremoto, en mayo de 1647, derrumba todo lo hecho.
La tercera iglesia, proyectada en el mismo sitio, obra dirigida por el Padre de Castillo y finalizada en 1677, estaba conformada por tres naves separadas por arcos, edificada en ladrillo y con un campanario costoso y de curiosa factura. Al igual que las otras, resulta totalmente destruida después del terremoto de 1730.
La cuarta construcción y última, se levanta en las actuales calles Santo Domingo con 21 de Mayo en el año 1747. Obra del cantero Juan de los Santos Vasconcellos, quien contrata a unos canteros portugueses, entre ellos a Pedro Amado y Mateo González, construye la iglesia en una planta basilical, con una nave central amplia, ábside y crucero, dos naves laterales separadas por arcos de medio punto sostenidos por pilares.
El año 1771, aunque la construcción no ha concluido, el templo es inaugurado y entre 1795 y 1796 asume la obra Joaquín Toesca para realizar las terminaciones.
La iglesia es edificada con piedra canteada a la vista, extraída de Cerro Blanco, es de estilo neoclásico dórico con reminiscencias barrocas, algunos mencionan al barroco cuzqueño o mexicano como influencia, sobre todo por algunos ornamentos y remates.
El frontis está compuesto por un juego de molduras y pilastras, completado con unas esculturas en hornacinas y en el ático otras tres estatuas, culminando con dos torres a ambos lados. El acceso está conformado por tres puertas de arco de medio punto, se observa, asimismo en la fachada principal, tres vanos, uno central rectangular y dos laterales con forma de dodecágono. En la fachada lateral se observan macizos contrafuertes y vanos con arco de medio punto.
La estructura de la techumbre es en fierro cubierta de tejas y las torres están hechas en ladrillo estucado. El cielo de la nave central está compuesto por una bóveda falsa de tablas y el de las naves laterales es plano con artesonado de madera. En el interior, también, se observan los contrafuertes.
En el año 1897 los muros de piedra son recubiertos con yeso, sin embargo, el incendio de septiembre de 1963 dañó considerablemente al templo, el interior quedo destruido y solo quedaron los muros. Un proyecto de restauración a cargo de Carlos Cruz Montt y Escipión Munizaga, dejó, nuevamente, al descubierto la sillería en piedra de tan perfecta factura.
