Die Kirche und das Kloster San Domenico wurden von Dominikanermönchen um die Mitte des 13. Jahrhunderts nahe dem zweiten Mauerring von Pistoia, zwischen Stadt und Land, gegründet. Das Gebäude, in Form eines lateinischen Kreuzes, weist ein einziges Kirchenschiff mit Holzdachträgern und einem Querschiff mit Kreuzgewölbe auf, an dem sich die Apsiden befinden. Das Gebäude erfuhr tiefgreifende Veränderungen, insbesondere im 17. Jahrhundert, als die alten Glasfenster durch Barockfenster ersetzt wurden.
Die Kirche war einer der bevorzugten Orte der Stadt für den in Pistoia geborenen Papst Clemens IX., bürgerlicher Name Giulio Rospigliosi, der zwischen 1668 und 1670 vier Grabdenkmäler an den Wänden des Querschiffs anbringen ließ, darunter das seiner Eltern, die alle in Rom in der Werkstatt von Gian Lorenzo Bernini geschaffen wurden. Dank des Mäzenatentums der Familie Rospigliosi wurde an der Gegenfassade der Kirche die imposante hölzerne Chorempore angebracht, in der die Orgel untergebracht ist und die 1613 von Cosimo Ravani aus Lucca erbaut und 1663 von dem Flamen Willem Hermans auf Wunsch des späteren Papstes Giulio Rospigliosi restauriert wurde.