Bažnyčia priklauso Vilniaus ankstyvojo baroko statiniams. Bažnyčios statyba vyko 1633–1650 m. pakanclerio Stepono Paco iniciatyva ir lėšomis. Bažnyčios statybai buvo naudotos brangios medžiagos – švediškas smiltainis, granitas, marmuras. 1783 m. pristatyta Pociejų koplyčia – mauzoliejus, skirtas šiai šeimai. 1812 m. bažnyčios interjeras buvo apgadintas, vėliau bažnyčia buvo keletą kartų atnaujinama. Didysis altorius yra vienas gražiausių Lietuvoje. Sienų tapyba siekia XVIII amžių. Bažnyčioje yra Simono Čechovičiaus, Kanuto Rusecko ir kitų dailininkų paveikslų.
Tai vienas ankstyviausių baroko statinių Lietuvoje. Šventos Teresės bažnyčios fasado projektas priskiriamas karaliaus Vladislovo Vazos dvaro architektui Konstantinui Tencallai. Kuriant projektą, pasiremta pavyzdžiu – Romoje esančia basųjų karmelitų bažnyčia Maria della Scala. Šventos Teresės bažnyčios fasadui panaudotos brangios statybinės medžiagos – švediškas smiltainis, marmuras ir granitas.
Šventos Teresės bažnyčia priklausė basųjų karmelitų vienuolynui. Karmelitai – tai aštuonių šimtų metų senumo vienuolių ordinas, pavadintas pagal Karmelio kalną Palestinoje. XVI amžiuje nuo karmelitų atskilo reformuota ordino šaka – basieji karmelitai, pagarsėję mistinėje teologijoje. Dabartinis bažnyčios interjeras sukurtas XVIII amžiaus antroje pusėje ir puikiai išlikęs iki mūsų dienų. Įspūdingas pagrindinis altorius – vienas gražiausių Lietuvoje.