Se comenzó a construir a iniciativa de fray Julián Garcés, obispo de Tlaxcala, entre 1536 y 1539.
Posteriormente las autoridades virreinales ordenaron la construcción de un templo más grande y vistoso, proyecto que fue encomendado en 1575 al arquitecto Francisco Becerra.
No obstante, la falta de dinero y los cambios administrativos hicieron que las obras se detuvieran en 1626.
En 1634 el maestro mayor de la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México, Juan Gómez de Trasmonte, hizo una adecuación del proyecto, dándole un aspecto más clásico y una planta basilical.
En 1640 una cédula real encomendaba al obispo Juan de Palafox y Mendoza concluir el edificio, lo que sucedió ocho años y ocho meses después, siendo dedicado el templo a la Inmaculada Concepción y consagrado el 18 de abril de 1649.
La fachada principal fue realizada en cantera gris procedente del cerro de Guadalupe, en su decoración sobresalen detalles en piedra de villerías, que es una especie de cantera.
En las portadas se aprecian esculturas con las imágenes de San Pedro y San Pablo, San José, Santiago el Mayor, Santa Rosa de Lima, San Miguel Arcángel, Santa Teresa de Ávila y San Gabriel Arcángel.
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