Tras la reconquista de Baeza en 1227, los franciscanos fundaron un convento extramuros de la ciudad. Sin embargo, su situación lo hacía sensible a posibles ataques, algo que se produjo en una razia acaecida en 1368. Tras esto, por bula del papa Gregorio XI otorgada en 1373, la comunidad se trasladó a un nuevo edificio, esta vez intramuros.
Sin embargo, a fines del siglo XV, el espacio era insuficiente, con lo que se acordó la construcción de un nuevo edificio. La escritura fundacional se realizó en 1538, se hizo a expensas de Diego Valencia de Benavides, y las obras se comenzaron en la década siguiente.
El encargo se realizó a Andrés de Vandelvira, algo de lo que deja constancia el hijo del maestro, Alonso, en su Libro de traças de cortes de piedra, cuando dice que “fue puesta por obra esta capilla en san Francisco, en la ciudad de Baeza, por mi señor padre y entiendo es la mejor capilla particular y más bien adornada que hay en nuestra España.
La fábrica comenzó por la capilla mayor, y, a diferencia de la Capilla del Salvador en Úbeda, en este caso, Vandelvira no tuvo que sujetarse a trazas ni condiciones de nadie, con lo que actuó con total libertad.
La capilla es de planta cuadrada y, actualmente, solo se conserva el altar pétreo y las capillas bajas que sustentaban el altar mayor. Las tres están cubiertas con bóvedas de casetones, los cuales están decorados con bellas cabezas y, en dos de ellas, se conservan relieves alusivos a la Pasión de Cristo y con otros de dioses olímpicos y virtudes. Esta forma de disponer el altar es similar a lo planteado por Juan Guas en la iglesia Santo Tomás de Ávila.
El retablo pétreo, por su parte, está enmarcado por altas columnas corintias y hornacinas en las que solo se conserva una escultura. En el cuerpo inferior se observan tres nichos entre medias columnas corintias sobre plintos. Sobre las laterales hay dos relieves que representan la Adoración de los Pastores y la Epifanía. En el segundo cuerpo se representa el escudo de la familia sobre manto ducal y sostenido por tenantes, y sobre este una triple ventana. Todo el retablo se enmarca con un arco abarcante de medio punto cuyo intradós es acasetonado.
Frente a este retablo habría otro, hoy desaparecido, y que tendría una decoración similar, pero con las armas de la fundadora, Leonor de Guzmán
El gran reto al que se enfrentó Andrés de Vandelvira fue el de cubrir este gran espacio, que es de 70 pies, y lo que hizo fue cruzar de cada columna a la que había al lado opuesto un arco de medio punto inscrito en la superficie esférica de la bóveda y como refuerzo de esta. De esa manera, se formaban cuatro arcos paralelos a los muros de la capilla. Esta forma de cubrirlo es lo que Alonso de Vandelvira llama “Capilla cruzada”.
La capilla quedó en ruinas tras un terremoto acaecido a comienzos del siglo XIX y tras el saqueo de las tropas napoleónicas. El aspecto actual del que goza el espacio es obra de una polémica actuación llevada a cabo en 1988.
En cuanto al resto de la iglesia es de una nave con crucero y. aunque con restos góticos a los pies, la mayor parte fue realizado a finales del siglo XVI o comienzos del XVII.
