Es fundà a partir del 1141, en què Ramon Berenguer IV solucionà el problema de les pretensions dels ordes militars sobre el regne d’Aragó, derivades del testament d’Alfons el Bataller. L’església fou començada al segle XII amb planta de creu grega i absis rectangular, d’acord amb l’esperit del Cister, adoptat pels ordes militars. Al segle següent fou allargada la nau, que hom cobrí amb ogives gòtiques. El cimbori, començat al segle XV, restà inacabat i ha estat refet amb rajol després de l’incendi del 1936. Eren famoses la capella de Tots els Sants i, sobretot, la dels Perdons (segle XIV), que contenia un grup del Sant Enterrament del segle XV i on es guanyaven en jorns determinats les mateixes indulgències que visitant el Sant Sepulcre de Jerusalem. El claustre inferior i la sala capitular, obra del segle XV, foren manats construir pel prior Mateu Fernández, a partir del 1450, poc després que la comunitat canonical de Santa Anna, aleshores força decadent, s’unís amb la dels canonges de Santa Eulàlia del Camp (1423). Per aquesta causa a partir del segle XV hom l’anomena sovint Santa Anna i Santa Eulàlia. En aquesta sala capitular i del noviciat se celebraren corts el 1453 i el 1493. Al segle XVI es construí la part superior dels claustres.
Fou la casa central de l’orde a Catalunya, i en depenien els petits priorats del Sant Sepulcre d'Olèrdola, del Sant Sepulcre de Palera, a Beuda, de Sant Miquel de la Comanda, als Prats de Rei, i de Marcèvol, a Arboçols. Malgrat tot, l’orde arrelà poc, i el monestir tenia vuit canonges i alguns beneficiats al segle XVI.
Fou secularitzat el 1592, i aleshores es convertí en una col·legiata de dotze canonges, vuit beneficiats i quatre comensals, que subsistí fins el 1835; després es convertí en parròquia de la ciutat.