Budowa:
1669-1758.
Klasztor kamedulski powstał na Polkowej Górze, po nadaniu jej kamedułom przez Władysława IV w 1639. Kolejny dokument, z 1641 nadanie rozszerzył na całą wieś Polków, wraz ze znajdującymi się w niej cegielniami. Kamedulski erem wzniesiono zgodnie z regułami zakonnej reguły - w miejscu odosobnionym: w lesie za miastem.
Pierwsza drewniana kaplica powstała przed 1643, zaś w latach 1669 - do około 1673 na głównej osi założenia wyznaczonej przez przydrożny krzyż wzniesiono korpus prezbiterialny wraz z wieżami - fundatorami byli królowie Jan Kazimierz i Michał Korybut Wiśniowiecki. Po bokach prezbiterium rozlokowano po dwie kondygnacje pomieszczeń klasztornych, kapitularz, bibliotekę oraz zakrystię z lawaterzem i skarbiec. Podczas budowy tej części świątyni trzymano się zasady prostoty i umiaru w architekturze, zgodnych z kamedulską regułą.
Wnętrze korpusu prezbiterialnego, wykańczane do końca XVII wieku, otrzymało wystrój bogatszy za sprawą dobrodziejów zakonu, którzy realizowali swe artystyczne ambicje wbrew władzom zakonu. Choć na tym etapie zakonnicy budowali kościół według własnego projektu, przyjąć można, że konsultował go jakiś wybitny architekt - być może Józef Szymon Belotti, nadworny architekt królewski Michała Korybuta Wiśniowieckiego. Uwieńczeniem prac dekoracyjnych w prezbiterium było poświęcenie ołtarza głównego, co nastąpiło 4 marca 1710. Kilka lat wcześniej, w 1706 z fundacji Jana Kazimierza Brzezińskiego położono fundamenty pod nawę główną. Choć władze zakonne zalecały by przestrzeń ta była prosta w formie, jednoprzestrzenna i niewielka, na Polkowej Górze zrealizowano założenie znacznie bogatsze - wybudowana nawa (której budowa odbywała się prawdopodobnie dopiero w latach 1733-58) otrzymała formę wydłużonego ośmioboku, otoczonego przez sześć kaplic. Było to indywidualne i oryginalne rozwiązanie, jakkolwiek zostało zaaprobowane przez zakon. Pierwotna fasada, znana z rysunku Józefa Walla „Odpust na Bielanach” (1776) została zrealizowana zapewne około połowy XVIII wieku; przebudowano ją w późniejszym okresie – zapewne około trzeciej ćwierci XVIII wieku.
W połowie XVII w. na tyłach kościoła w strefie klauzury ścisłej powstało 13 domków dla zakonników (eremów), zaś w końcu XVIII w. (po 1776) przed frontem kościoła od strony ulicy wzniesiono budynek foresterium, mieszczący m.in. dom noclegowy dla gości eremu oraz bramę prowadzącą do kościoła.
Po upadku powstania i abdykacji króla 28 kwietnia 1796 rząd pruski wydał zarządzenie o przejęciu dóbr duchowych na rzecz skarbu państwa - kamedułom zajęto wszystkie grunta, pozostawiono jedynie niewielki teren wokół klasztoru.
Mimo trudnej sytuacji finansowej zakonu w 1814 na Bielanach otworzono nowicjat.
W 1826 przy kościele pochowano ks. Stanisława Staszica.
1 kwietnia 1905 przy kościele utworzono parafię; wkrótce wyremontowano hełmy wież, dachy i fasadę. W 1909 Józef Pius Dziekoński wykonał plan adaptacji wnętrza kościoła; do 1911 wzniesiono sklepiony chór i żelazną, kręcona klatkę schodową.
13 grudnia 1913 odrestaurowaną świątynię poświęcił i konsekrował arcybiskup Aleksander Kakowski.
Zniszczenia:
podczas walk we wrześniu 1939 spalił się dach kościoła i wieże z zabytkowymi dzwonami; runęła także część sklepień.
Po upadku Powstania Warszawskiego kościół został podpalony przez Niemców.
Odbudowa:
prace konserwatorskie w świątyni przeprowadzono w latach 1952-54.
