Construida a finales del siglo XVII como oratorio del cementerio de la ciudad, era conocida como la Capilla de la Misericordia; además, se celebraban bautizos y matrimonios, según los registros. Al trasladarse el viejo panteón, se convierte en Parroquia Jesús Nazareno, instituyéndose a la Virgen del Carmen como su patrona. En 1880 se construye, según el modelo maderero que también aplicaron los jesuitas, en las Misiones de Chiquitos y Moxos, sin embargo, hasta hoy continúa siendo conocida como La Capilla.
Entre 1899 y 1905 se amplían y se reforman completamente las tres naves, siguiendo los lineamientos de la arquitectura ecléctica, con base al neogótico italiano. Esta obra fue diseñada y ejecutada por el constructor italiano Simone Marchetti, con la colaboración del Franciscano Camilo Agrazar. El templo fue la primera obra eclesiástica de magnitud levantada en Santa Cruz, gracias a la solvencia económica del auge de la goma. Se destacan la gran fachada, la elegante galería lateral de arcos de medio punto sobre columnas toscanas y las bóvedas de madera, que están debajo de la cubierta maderera.
Entre 2013 y 2020, con el apoyo del Municipio, se realiza una tarea integral de restauración, que recupera la policromía original de las bóvedas de madera, con más de 100 años antigüedad. Se restauran la cubierta, las galerías y el altar mayor. Este proceso logro´ devolver la dignidad espacial a este patrimonio cultural de Bolivia, respetando su estilo ecléctico de inspiración italiana en sus detalles neogóticos y clasicistas.