Klasztor został ufundowany przez księcia Władysława Opolskiego w 1254 roku. 4 lata później placówka została kanonicznie erygowana.

Pierwotne, zbudowane z drewna, kościół i klasztor przetrwały do początków XIV w., kiedy to zastąpiono je obiektami murowanymi. Był to jeden z bardziej znaczących klasztorów prowincji czesko-polskiej, gdyż aż sześciokrotnie odbywały się w nim kapituły prowincjalne. Najazd husytów pod wodzą Zygmunta Korybutowicza i Dobka Puchały w roku 1430 spowodował, że na 7 lat klasztor bytomski zupełnie opustoszał.

Do zniszczonego klasztoru powrócili bracia obserwanci. Na ich zaproszenie dwukrotnie przybył do Bytomia św. Jan Kapistran. W tym czasie mieszkał też w klasztorze świątobliwy zakonnik, br. Aleksy ze Spiszu, zmarły w opinii świętości w 1498 roku.

W latach 50. XV stulecia przystąpiono do budowy gotyckiej świątyni i nowego klasztoru. Jednakże pod wpływem rozwijającego się protestantyzmu zakonnicy znowu zostali zmuszeni do opuszczenia klasztoru. Powrócili do niego w 1605 r., tym razem już nie obserwanci, lecz konwentualni z prowincji polskiej. I tym razem nie na długo klasztor zaznał spokoju, gdyż wojna trzydziestoletnia (1618–1648) spowodowała kolejne zniszczenia w kościele i w klasztorze.

Nowy rozkwit klasztoru rozpoczął się wraz z przyjęciem wiary katolickiej przez hrabiego Leona Ferdynanda Henckel von Donnersmarck w 1697 r., którego rodzina przez długi czas otaczała klasztor swoją opieką. Pod jej patronatem rozbudowano kościół i klasztor. W tym czasie klasztor bytomski dwukrotnie zmienił swoją przynależność prowincjalną. Najpierw w 1717 r.stał się własnością prowincji czeskiej, a następnie, na żądanie władz pruskich, w 1754 r.nowo utworzonej prowincji śląskiej. W 1810 r.władze pruskie ostatecznie zlikwidowały klasztor, przekazując jego majątek władzom miejskim Bytomia. Te zaś sprzedały go miejscowej gminie protestanckiej, która była formalnym właścicielem obiektu do 1945 roku.

Po II wojnie światowej opuszczonym kościołem zaopiekował się przybyły ze Lwowa ks. Zygmunt Staniszewski, który ponownie zaadaptował go do sprawowania katolickiego kultu.

W 1954 r.kościół przejęła nasza prowincja. Nie odzyskano jednak do tej pory klasztoru, na którego miejscu znajduje się szkoła. Bracia mieszkają w przeciwległej kamienicy.