En el año 1578, un noble de Vicenza llamado Lodovico Trento destina una fuerte suma de dinero para la reconstrucción de una pequeña iglesia, anexa al Convento de Monjas Agustinas de Santa María Nova, en la zona de Porta Nuova, al oeste de la ciudad. Doce años después, la iglesia estaba concluida y decorada con lienzos de artistas como Maganza o Vicentino.

El convento, fundado en 1539, fue uno de los más importantes de Vicenza y en él profesaron hijas de las familias más nobles de la ciudad, caso de los Valmarana, para los que Palladio diseñó un suntuoso palacio.

A pesar de no existir documentación que acredite su paternidad palladiana, es muy probable que el templo sea fruto de un proyecto de Palladio, diseñado en torno a 1578 y ejecutado después de su muerte, hacia los años 1585-1589, bajo la supervisión de Domenico Groppino, seguidor del maestro, cuyo nombre sí aparece en varios documentos. 

La iglesia, de una sola nave, recuerda los templos de la antigua Roma. La fuerza de sus trazas excluyen a Groppino, maestro constructor, como artífice de las mismas.

La fachada del edificio consta de un gablete sustentado por cuatro semicolumnas de orden corintio. Junto con la Capilla de los Valmarana, es la única construcción religiosa diseñada por Andrea Palladio para Vicenza. Los ricos lienzos que adornaban su interior se encuentran actualmente en la Galería Municipal de Arte, ubicada en el Palacio Chiericati, obra también de Palladio.