La iglesia, con el cenobio anexo, fue edificada a partir del año 1407 por las monjas Benedictinas, originarias de S. Paolo di Pugnano, cerca de Pisa, que en 1275 se trasladaron a S. Anna al Renaio y, finalmente, a S. Maria di Barbaricina.
La iglesia, consagrada en 1427, fue restaurada por Girolamo Ammannati a principios del siglo XVI y nuevamente abierta al culto en 1584. El edificio asumió el aspecto actual tras una completa reestructuración realizada entre 1741 y 1747 por los hermanos pisanos Giuseppe y Francesco Melani, arquitectos y pintores. El convento fue suprimido en 1786 y destinado a colegio de señoritas en 1809. A partir de 1987 fue sede de la Escuela Superior de estudios universitarios y de especialización homónima.
La fachada está basada en elementos arquitectónicos y decorativos esenciales, con capiteles y cornisa en estuco, tímpano con jarrones en los extremos y portal de mármol rematado con ventana. Está provista de un campanario de ladrillo con techo en cúspide.
El interior es un solo espacio precedido por un atrio sobre cuatro columnas con bóveda de crucería. Encima hay colocado un órgano realizado por Nicodemo Agati en 1850. Las paredes presentan ventanas decoradas con marcos estucados y doce paneles, también en estuco blanco, que representan a santos y profetas, realizados en 1747 por Giovanni Frullani, como las demás decoraciones.
Adosados a las paredes hay cuatro altares laterales realizados alrededor de 1740 por Andrea Vaccà con pinturas contemporáneas. Fastuoso es el altar mayor en estuco y mármol, con ángeles colocados en la parte superior del tímpano, edificado para albergar un gran crucifijo de madera de escuela borgoñona de la primera mitad del siglo XIV, procedente de la Catedral de Pisa, hoy en el Museo de la Ópera de la Catedral.