La chiesa, primo esempio in Italia di stile gotico di derivazione francese, venne innalzata nel XIII secolo per iniziativa della comunità Francescana insediatasi in città fin dal 1218 con Bernardo di Quintavalle, uno dei primi discepoli di San Francesco. La chiesa che oggi è possibile ammirare è un pastiche di stili differenti che vanno dal romanico al tardo gotico e al primo rinascimento. Notevoli sono l'alta facciata di forme romano-gotiche e la parte absidale con i due campanili e gli archi rampanti delle cappelle radiali ai cui piedi si ergono i duecenteschi mausolei dei glossatori Accursio, Odofredo e Rolandino de' Romanzi. All'interno, di orchestrazione austera e grandiosa, spicca la magnifica pala marmorea dell'altare maggiore scolpita tra il 1388 e il 1393 dai veneziani Jacobello e Pier Paolo dalle Masegne. Degni di nota vari monumenti sepolcrali lungo le pareti, tra cui la tomba di Papa Alessandro V e la romanica cappella Muzzarelli, e i chiostri (XIV-XV secolo) dell'attiguo convento. All’interno del complesso è presente anche la Biblioteca di San Francesco con un patrimonio di 39.000 volumi e opuscoli, l’Archivio Rubbiani, l’Archivio storico della Provincia Bolognese dei Frati Minori Conventuali e l’Archivio Musicale.