Základný kameň kostola položil v roku 1653 arcibiskup Juraj Lippay a posviacka sa konala o štyri roky neskôr. Pôvodný kostol však v roku 1708 vyhorel a obnovený bol až v roku 1712. Postavený je v čisto barokovom slohu. Vzácnosťou kostola je olejomaľba nad hlavným oltárom s postavou svätého Františka Xaverského, patróna kostola. Kompozícia je najvyššia na Slovensku. Piaristickému kostolu a tiež gymnáziu venoval štyridsaťdva rokov svojho života Jozef Branecký. Počas svojho života sa intenzívne staral o obnovenie a reštavrovanie interiéru kostola a kláštora. Pre chudobných žiakov navrhol založenie štipendiálnej fundácie. Bol organizátorom množstva charitatívnych akcií a spolkov. V roku 1950 bol zbavený profesúry a ďalej pôsobil už len ako duchovný správca kostola. Napriek tomu, že v roku 1959 bol nútený mesto opustiť, na vlastnú žiadosť bol pochovaný v Trenčíne.
Súčasnú podobu dostal chrám po rekonštrukcii, ktorá začala v roku 1992. Keďže kostol kompletne opravovali a reštavrovali len z finančných prostriedkov Trenčanov, opravu rozdelili do šiestich etáp.
