Kościół dwukrotnie niszczony, przetrwał
Budowę świątyni rozpoczęto po 1454 r. w stylu gotyckim. Fundatorką budowanej po pożarze w 1515 r. nowej świątyni była księżna Anna Radziwiłłówna. Później wielokrotnie przebudowywany (1518–1533, ok. 1620 i 1660–1667). Zniszczeniu podczas wojny uległ dach, ocalały mury oraz dzwonnica. Renowacja miała miejsce w latach 1946–1962.
Ze względu na swoje położenie w bliskim sąsiedztwie czterech spośród głównych uczelni Warszawy: Uniwersytetu Warszawskiego, Akademii Sztuk Pięknych, Uniwersytetu Muzycznego Fryderyka Chopina oraz Akademii Teatralnej, kościół tradycyjnie stanowi główny ośrodek warszawskiego duszpasterstwa akademickiego. Świątynia była dwukrotnie niszczona — podczas potopu szwedzkiego i podczas II wojny światowej.
Kościół św. Anny kościołem akademickim
W roku 1928 nadano kościołowi św. Anny rangę kościoła akademickiego, którą ma do dziś. W okresie okupacji był jednym z ośrodków działalności niepodległościowej. Przetrwała w nim tradycja budowania grobów wielkanocnych w duchu patriotycznym.
Obecnie jest kościołem akademickim, siedzibą Stowarzyszenia Katolickiej Młodzieży Akademickiej i miejscem, z którego już od ponad 25 lat wyrusza słynna Warszawska Akademicka Pielgrzymka Metropolitalna. Tu również najczęściej w Warszawie odbywają się śluby.
W lewej nawie kościoła znajduje się sanktuarium bł. Władysława z Gielniowa. Jego relikwie spoczywają w ołtarzu głównym. Na dziedzińcu obok kościoła znajduje się barokowa kolumna z figurą św. Anny. Przykościelna dzwonnica jest punktem widokowym, przy niej znajduje się „Pizzeria pod wieżą” — miejsce częstych spotkań studentów.
Fasada kościoła nawiązuje do Palladiego
Ołtarz główny postawiony w połowie długości dawnego prezbiterium gotyckiego, rozdziela obecnie wyższą jego część barokową od niższej starej apsydy, gdzie znajduje się chór zakonny z ustawionymi wzdłuż ścian stallami; zajmuje on szerokość całej arkady, a wysokością sięga ponad łuk ściany czołowej.
Rzeźby głównego ołtarza, odznaczające się poprawnym modelunkiem, harmonijnym układem szat, ruchem pełnym patosu, powstać musiały, wraz z „kotarowym” zwieńczeniem, nieco później niż sama architektura ołtarza, czyli na początku lat czterdziestych XVIII w. Nowa fasada kościoła w zamierzeniu jej autorów nawiązywać miała do dzieł słynnego XVI-wiecznego włoskiego architekta A. Palladio, a w szczególności do jego weneckich kościołów S. Giorgio Maggiore i Il Redentore. Później, w roku 1819, postanowiono dodatkowo zharmonizować fasadę kościoła ze stojącymi po obu jej stronach starszymi budowlami.
„Czarna” Matka Boska Loretańska
W roku 1811 do kościoła św. Anny przeniesiono, z burzonego w tym czasie kościółka bernardynów na Pradze, figurę Matki Boskiej Loretańskiej, wykonaną z czarnego drewna na wzór gotyckiego posągu Madonny z XIV w. znajdującego się w Santa Casa w Loreto. Kopia ta wykonana została zapewne we Włoszech.
Po przeniesieniu jej do kościoła św. Anny przechowywano ją w skarbcu, a w roku 1837. ustawiono w specjalnie dlań wybudowanej w latach 1830–36 kaplicy, przylegającej od zachodu do kaplicy bł. Władysława.
Wiek XIX we wnętrzu kościoła św. Anny nie przyniósł żadnych zasadniczych zmian. Prowadzono jedynie niezbędne prace konserwatorskie, nie zawsze może szczęśliwe, ale zabezpieczające przed kompletnym zniszczeniem. Po kasacie zakonu i przeznaczeniu jego budynków na pomieszczenia świeckich instytucji, w roku 1885 przeniesiono także kolumnę Matki Boskiej z dziedzińca klasztornego na placyk przy północnej elewacji kościoła.
Bernardyni nie odzyskali, otrzymali akademicy
Po odzyskaniu niepodległości, mimo starań bernardynów o jego zwrot, kościół św. Anny oddany został duszpasterstwu akademickiemu i otrzymał oficjalną nazwę Kościoła Akademickiego św. Anny, przejmując tę funkcję po kościele wizytek.
Podczas II wojny światowej, w czasie nalotów i bombardowań Warszawy we wrześniu 1939 r. Niemcy zburzyli kaplicę Loretańską; spłonęły również drewniane wiązania kopuły kaplicy bł. Władysława, a także dach nad nawą. Podczas okupacji niemieckiej, pod kierownictwem architekt B. Trylińskiej, odbudowano kaplicę i dano nowe dachy. Następnie, w czasie Powstania Warszawskiego kościół, zajęty przez Niemców, zamieniono w punkt obronny; okna zakrystii zamurowano płytami chodnikowymi z pozostawieniem strzelnic.
W trakcie budowy Trasy W-Z niemal doszło do katastrofy
Podczas prac przy budowie Trasy W-Z w roku 1949, wskutek niezabezpieczenia zboczy głębokiego wykopu, popękały mury i sklepienie kościoła. Zaczęło się wówczas powolne obsuwanie apsydy i północno-wschodniej części prezbiterium wraz z kaplicą bł. Władysława. Natychmiastowa interwencja powołanej przez konserwatora komisji rzeczoznawców różnych specjalności technicznych, powstrzymała niebezpieczeństwo zawalenia się świątyni.
W 1950 r. odnowiono elewacje świątyni, odkrywając prawie wszystkie zachowane w nich mury gotyckie, wieży przy prezbiterium i wnęki, pozostałości po przejściach do nawy, a także unikalne gotyckie pomieszczenie ze sklepieniem. Pozostałe mury pokryto tynkiem. Wszystkie prace konserwatorskie, rekonstrukcyjne i odkrywcze prowadzone były przez B. Trylińską, która od czasów okupacji niemieckiej aż do swej śmierci w 1973 r. była konserwatorem tej świątyni.