Bereits um 1226 kamen die Dominikaner nach Wien, wo sie nach den Jesuiten zum wichtigsten Orden wurden. Nahe des Stubentores bauten sie eine kleine Kirche im romanischen Stil, welche um 1237 geweiht wurde. Sie fiel später den grossen Stadtbränden zum Opfer, worauf man ende des 13. Jrh. an der gleichen Stelle eine grössere gotische Kirche erbaute. Diese wurde um 1529 während der Türkenbelagerung zerstört.
Zwischen 1630 und 1634 wurde der Rohbau zur heutigen Kuppelkirche errichtet. Weil man die Stadtbefestigung verstärken wollte, mussten Teile des Chors und des Langhauses abgetragen werden. Bis das Langhaus endgültig fertiggestellt war, vergingen ganze 200 Jahre. Die Fassade und die Kuppel erbaute man erst später zwischen 1666 und 1674. Zu der Zeit war die Dominikanerkirche nach dem Stephansdom die zweitgrösste Kirche Wiens. Diese Position trat sie später an die Karlskirche ab.

Als die Befestigung niedergerissen wurde, stand die Ostfassade der Kirche frei. Auf dieser Seite erhielt der Bau zwei Türme mit Helmdächern. Die Freitreppe vor dem Hauptportal wurde erstellt, nachdem man den davor liegenden Kirchenplatz umgestaltet und gesenkt hatte.
Der jetzige Hochaltar wurde um 1839 - 1840 von Karl Rösner geschaffen und dessen Altargemälde von Leopold Kupelwieser. Am Anfang des Altarraumes stehen die Statuen der bedeutenden lateinischen Kirchenlehrer Hieronymus, Augustinus, Ambrosious und Gregor des Grossen.

Die heutige Orgel, welche im Jahre 1896 von der Firma Rieger aus Jägerndorf in Schlesien eingebaut wurde, gehört zur Gattung „Romantische Orgeln“ und ist in Wien die letzte ihrer Art. Heute ist die Dominikanerkirche als ‚Basilica minor‘ eine der wenigen erhaltenen frühbarocken Sakralbauten in Wien. Ihre Hauptfassade hat das typische Erscheinungsbild der grossen italienischen Barockkirchen aus derselben Zeit. Über dem Portal sind zahlreiche Figuren angebracht. So die hl. Agnes, die hl. Katharina von Siena, der hl. Thomas von Aquin und der hl. Albertus Magnus. Der Innenraum ist sehr reich verziert mit aufwendiger Stukkatur und Fresken von Carpoforo Tencala und Matthias Rauchmiller. Das Fresko in der Kuppel entstand erst um 1836.