La construcción de la iglesia se inicia hacia el año 1560, por expreso deseo del monarca Felipe II, correspondiendo sus comienzos y la dirección de su primera etapa a Vandelvira, hasta su muerte en 1575. Los pilares sobre los que apoyan los arcos de las naves, proyectados por él, fueron acabados por Alonso Barba a finales de ese mismo siglo XVI.

Entre los años 1614 y 1628, las obras corrieron a cargo de Hernando de Berbel, a quien se debe la Capilla Mayor. En ese último año, 1628, la iglesia comenzó a ser usada para el culto, como se indica en una inscripción grabada en la cúpula principal.

En el año 1639 continúa las obras Juan de Aranda Salazar, por entonces Maestro Mayor de la catedral de Jaén. Su aportación más destacable es la fachada principal, una de las más monumentales de este arquitecto. A partir de 1670 se hace cargo de las obras Eufrasio López de Rojas, a quien corresponde el arco que forma el coro trazado definitivo de la torre.