Вялікі князь літоўскі і кароль польскі Казімір Ягайлавіч у 1469 годзе запрасіў у Вільню манахаў францысканскага ордэна. Ім быў выдзелены ўчастак зямлі з драўлянай пабудовай за межамі Ніжняга замка, побач з Каралеўскім млынам на рацэ Віліі.
Тут манахі хутка ўзвялі свой драўляны касцёл і кляштар, якія, аднак, доўга не прастаялі і цалкам згарэлі падчас пажару ў 1475-ым годзе. Тады замест іх францысканцы пачалі ўзводзіць каменны касцёл з дапамогай мясцовых мяшчан і шляхты. Аднак асноўныя працы выконвалі ўсё ж яны самі, бо сярод манахаў не мала было тых, хто валодаў будаўнічымі спецыяльнасцямі. Зрэшты каменны касцёл так і не быў дабудаваны да канца, бо на завяршальным этапе будаўніцтва з-за прасеўшага падмурка асноўныя сцены і скляпенні касцёла абваліліся, ацалелі толькі прэсбітэрый і сакрыстыя. Манахі палічылі, што прычынай абвальвання стаў млын, які знаходзіўся побач, жорны якога пры працы стваралі вібрацыю, на самай жа справе гэта былі памылкі ў канструктарска-тэхнічных разліках будаўнікоў пры ўзвядзенні касцёла. Каб пазбегнуць прэцэдэнтаў вялікі князь літоўскі Аляксандр Казіміравіч усё ж перанёс млын у іншае месца.
Абнаўленне Касцёла на ўмацаваным падмурку пачалося ў 1500-ым годзе. Хто быў архітэктарам дакладна не вядома, аднак у будаўніцтве прымаў удзел Гданьскі майстар Міхаіл Энкінгер. Магістр Гданьска асабіста атрымаў ліст-запыт на архітэктара ад вялікага князя літоўскага Аляксандра Казіміравіча. Некаторыя гісторыкі лічаць майстра аўтарам праекта касцёла Святога Францыска і Бернардзіна. Будаўніцтва касцёла было скончана ў 1511-1513-ым годзе пры абаце Віленскага кляштара Яне з Камарова, якому належыць аўтарства шэрагу тэалагічных трактатаў і хронік ордэна францысканцаў.
Касцёл зноў моцна пацярпеў ад пажараў у 1560-ым і 1564-ым годзе, у выніку чаго абваліліся гатычныя скляпенні і згарэла драўляная аздабленне інтэр'еру. На гэты раз аднаўленне касцёла зацягнулася надоўга і было завершана толькі толькі ў 1579-1580-ым годзе. У працэсе рэстаўрацыі над прэсбітэрыем былі пабудаваны крыжовыя скляпенні і пастаўлены новыя алтары.
Чарговыя значныя пашкоджанні касцёлу Святога Францыска і Бернардзіна былі нанесеныя ў 1656-1659-ым годзе падчас вайны Росі з Рэччу Паспалітай. На гэтым этапе чарговых аднаўленчых работ, якія працягваліся з 1660-ы па 1676-ы год, быў перароблены верх пресбитерия, яго зрабілі ніжэй чым асноўны аб'ём і перакрылі цыліндрычным скляпеннем з распалубкамі. Таксама на тарцах фасада замест гатычных франтонаў былі зроблены барочныя.
Праз стагоддзе, пасля рамонту ў 1794-ым годзе, падчас аблогі расійскімі войскамі Вільні, у касцёле зноў адбыўся пажар. Пры ліквідацыі наступстваў пажару быў абноўлены франтон галоўнага фасада і перароблены вежы. Нягледзячы на шматлікія аднаўленчыя і рэстаўрацыйныя работы, касцёл захаваў сваю аўтэнтычную і гатычную структуру.
Касцёл Святога Францыска і Бернардзіна мае тыповую структуру францысканскага храма XV-пачатку XVII стагоддзя, якая складаецца з прамавугольнага ў аснове аб'ёму 41,3 х 20,6 метра, моцна выцягнутага прэсбітэрыя 21,5 х 9,5 метра, які заканчваецца паліганальнай алтарнай апсідай. Такую архітэктурную кампазіцыю маюць іншыя францысканскія касцёлы XV-XVI стагоддзя ў Варшаве, Львове, Коўне, Пшэворску, Радаме. Па вуглах галоўнага і паўднёвага фасада ўзвышаюцца тры вежы шматграннай формы з багатым дэкорам. Да паўднёвага фасада прымыкаюць капліцы, выкананыя ў барочным і рэнесансным стылі.
На сённяшні дзень Касцёл Святога Францыска і Бернардзіна з'яўляецца помнікам архітэктуры, які знаходзіцца на вуліцы Майроне ў Старым горадзе Вільні. Гэтак жа ён вядомы і пад іншымі назвамі як: Касцёл Францішка Асізскага і Бернардзіна Сіенскага, Касцёл Святога Францішка Асізскага, але часцей за ўсё пра яго кажуць, як пра бернардынскі касцёл у Вільні.