Molt probablement l’església dels Sants, dita després de Santa Anna, s’hauria de situar, aproximadament, entre la zona de l’actual Rambla Vella i el carrer de Prat de la Riba, una àrea de la ciutat que a l’edat mitjana formava part del suburbi. La nomenclatura dels carrers de Tarragona al segle XVI indica que hi havia un camí conegut com a “carrer dels Sants”, que més o menys unia el tram ponentí de la muralla de la ciutat amb la seva zona baixa; el nom d’aquest carrer no deixa cap dubte que es tractava d’un camí que es dirigia a aquesta església.
La menció documental més antiga d’aquesta església data del 1214 en un plet esdevingut entre l’arquebisbe Ramon de Rocabertí i la ciutat, la qual exigia la creació de noves parròquies, car el nombre d’habitants de la ciutat havia crescut. La sentència dels jutges fou que ja hi havia prou temples parroquials i que els dies festius els canonges havien d’anar a dir missa a diverses esglésies de la ciutat, entre les quals se cita el temple dels Sants o de Santa Anna.
Segons J. M. Miquel i J. Sánchez Real, es bastí en aquest temple un refugi pera leprosos, que dataria també del segle XIII.
L’església dels Sants fou destruïda, com moltes altres esglésies tarragonines, durant la guerra dels Segadors a mitjan segle XVII.