L’edificio sorge nell’area dove era attestata sin dal 1102 la chiesa di S. Salvatore detta "in Porta Aurea", perché sorgeva vicino all’antica porta meridionale della cerchia urbana precomunale così nominata. La costruzione dell’attuale edificio si deve ai patroni, la famiglia Buzzaccherini Sismondi.
Successivamente la chiesa fu concessa alla congregazione dei Fabbri e Maniscalchi, che avendo come protettore S. Alò, storpiatura del nome francese di Sainte Eloi, trasferirono questa titolazione alla chiesa. Questa congregazione, nel 1587, fece restaurare l’edificio e nel 1722 fece erigere una cappella dedicata al loro patrono e a S. Ranieri.
La chiesa assunse l’attuale intitolazione nel 1640, a seguito del ritrovamento, durante la demolizione di alcune case contigue della famiglia Galletti, di un affresco raffigurante una Madonna col Bambino, attribuito a Taddeo di Bartolo (XIV secolo). Per l’occasione, fra il 1642 e il 1652, furono condotti lavori di abbellimento con la costruzione dell’altare maggiore nel quale fu inserita l’immagine della Madonna e del soffitto ligneo intagliato e dorato opera di Carlo Del Norcia includente cinque dipinti su tela. Altri interventi si registrano intorno al 1722 quando la chiesa assunse la pianta a croce greca e fu costruito un altare laterale.
Notevole è la facciata, di forma rettangolare, con portale in marmo e grande finestrone centrale, costruita nel 1757 su progetto di Ignazio Pellegrini. Una lapide ricollocata sul timpano di ingresso, datata 1115, ricorda l’impresa militare delle Baleari e l’ingresso della truppe pisane vincitrici attraverso la Porta Aurea.