Przyjmuje się, że wybudowało go 6 rolników z Przedmieścia Większego w 1458 r., choć nie ma na to potwierdzenia w zachowanych dokumentach. Jego konsekracji mieli dokonać kardynałowie Izydor i Mikołaj w 1462 r. Pierwotnie był dedykowany Matce Bożej Wniebowziętej. Można sądzić, że materiał do budowy uzyskano z rozebranego kościoła parafialnego, który był usytuowany w centrum Tarnowa i stał prawdopodobnie na miejscu obecnej katedry. Gdy budowano nową, murowaną kolegiatę, decyzją Jana Amora Tarnowskiego, wojewody krakowskiego i pana na Tarnowie, został on rozebrany i postawiony w Zabłociu, obok drogi wiodącej do jego zamku. Kościół ten, jak stwierdza wizytacja przeprowadzona z polecenia kard. Jerzego Radziwiłła w listopadzie 1597 r., był bogato wyposażony. Znajdowały się w nim 4 ołtarze, największy z nich był konsekrowany, a w wieżyczce były umieszczone 3 dzwony. Dnia 6 czerwca 1602 r. bp kijowski Krzysztof Kazimirski konsekrował 3 nowe ołtarze. Cała budowla była pokryta gontem. Kościół ten pełnił funkcje rektoralne – pomocnicze i zazwyczaj był zamknięty. W czasie wielkiego pożaru Tarnowa w roku 1617 uległ poważnemu uszkodzeniu, cztery lata później został odbudowany przez prepozyta Kapituły Kolegiackiej ks. Andrzeja Tarłę.

Nowo wybudowany, mniejszy już kościół został ustawiony w miejscu starej świątyni. Gruntowny remont kościoła przeprowadził przez ks. Michał Króla w 1853 r. Był on wtedy bardzo zniszczony: przyciesie były przegnite, dach uległ uszkodzeniu w takim stopni, że woda deszczowa wlewała się do jego wnętrza powodując butwienie ścian i ich gnicie, podmywał go pobliski Wątok. Remont zaczęto od zabezpieczenia usuwających się brzegów rzeki. Następnie obwiązano kościół linami i po drewnianych walcach przesunięto go w całości o 3 sążnie, czyli 6 m w kierunku wschodnim. Pokryto go częściowo nowym dachem, przygotowano nowy fundament i wymieniono zniszczone fragmenty ścian. W 1877 r. ks. Józef Leśny zakupił we Lwowie organy, które służą wiernym do dnia dzisiejszego. W latach 1875-1876 staraniem ks. Jana Zygadły seniora wikariuszy katedralnych, kościół został przykryty nowym dachem, podbito blachą sygnaturkę, wykonano nowe ławki i podłogę, otoczono cały plac kościelny parkanem wykonanym ze sztachet. W 1892 r. staraniem ks. Tomasza Łączewskiego kościółek odmalowano. W 1910 r. do kościoła dobudowano od strony zachodniej wieżę ,,na słup" z cebulastym hełmem latarni. W 1930 r. Tadeusz Terlecki wykonał ornamentową i figuralną polichromię. W 1934 r. dzięki poparciu Zarządu Miasta został ukończony chodnik prowadzący obok kościółka do bramy Starego Cmentarza.

W latach 1934-1935 ks. Henryk Stochel przeprowadził kolejny remont kościoła. Pomalowano zewnętrzne ściany i blaszane wieżyczki zżerane przez rdzę, podziemnym kablem doprowadzono prąd elektryczny. W tak przygotowanym kościele, decyzją bpa Franciszka Lisowskiego, zaczęto codziennie odprawiać Mszę św. W czasie II wojny światowej kościół bardzo ucierpiał. Z powodu wybuchów przy wysadzaniu dwóch mostów na Wątoku zostały wybite słynne witraże z XVII w., uszkodzono wieżę, częściowemu zniszczeniu uległa zabytkowa polichromia pochodząca z XVII w., prawie w całości zostało zniszczone ogrodzenie.

Sanktuarium-zimaPo zakończeniu II wojny światowej w latach 1948 – 1964 prace remontowe prowadził ks. Adam Kaźmierczyk, rektor tego kościoła. Jego staraniem naprawiono dach świątyni, wymieniono zniszczone gonty i uzupełniono deskowanie wieży, pomalowano ściany kościółka. Wykonano nowe ogrodzenie dziedzińca kościelnego. W 1953 r. przeprowadzono prace konserwatorskie wokół zniszczonej polichromii, odnowiono ozdobiony malowanymi kasetonami strop i wymalowano ściany. Całościowego remontu kościoła podjął się w latach 1963 - 65 ks. Czesław Janiga. Staraniem kolejnego administratora kościoła i proboszcza parafii ks. Aleksandra Dychtonia dostosowano wystrój kościoła do potrzeb liturgii posoborowej i zainstalowano nagłośnienie. Wykonano też nowy żelbetowy mur chroniący kościół przed podmyciem, postawiono nową dzwonnicę i zakupiono dzwon. Główny ołtarz kościółka jest rokokowy pochodzi z II połowy XVII w., dwa boczne ołtarze są kopiami XVI wiecznych gotyckich tryptyków z Kamionki Małej i Brzezin znajdujących się w Muzeum Diecezjalnym. Na późnorenesansowym chórze muzycznym umieszczono herby: Teofili z Tarłów Ostrogskiej kasztelanowej krakowskiej, Dominika Zasławskiego, papieża Grzegorza XV, biskupa krakowskiego Marcina Szyszkowskiego, Tomasza Zamoyskiego wojewody kijowskiego i jego żony Katarzyny Zamoyskiej. W roku 1965 na zaskrzynieniach kościoła zabezpieczono fragmenty dekoracji z XVII w. Na belce znajduje się krucyfiks oraz rzeźba Nikodema i Józefa z Arymatei. Rzeźby pochodzą z XVII-XVIII w. Na ścianie bocznej wisi barokowy krzyż z XVIII. Obok ołtarza głównego znajdują się, dwa drewniane relikwiarze skrzynkowe z II połowy XVIII w., i krzyż procesyjny z XIX w.

W 1980 roku przy kościele NMP erygowano parafię pw. Matki Bożej Szkaplerznej.

W celu usprawnienia duszpasterstwa i ruchu pielgrzymkowego wybudowano nowy parafialny kościół, murowany, pod wezwaniem MB Szkaplerznej. Ta dużo większa świątynia pełni obecnie rolę kościoła parafialnego. Znajduje się on przy ulicy Gumniskiej 24.