Kostel stojí na místě bývalé židovské čtvrti. Přední část kostela se pravděpodobně překrývá s místem, kde stávala ještě v 1. polovině 15. století synagoga. Židé byli nařízením krále vykázáni. Opuštěná synagoga byla, proto asi roku 1454 přeměněna na kostelík sv. Maří Magdaleny.
Během obléhání Brna Švédy museli františkáni opustit klášter před hradbami a náhradou dostali kostelík sv. Maří Magdaleny s přilehlými čtyřmi domy. Zbudovali nový kostel, který 16. dubna 1673 vysvětil olomoucký biskup Karel Liechtenstein. Kostel projektoval pravděpodobně Ondřej Erna. Vedle kostela vystavěli také klášter s nemocnicí a lékárnou. V roce 1656 žilo v klášteře 55 mnichů, františkánů (konkrétně bernardinů) kteří zde měli také řádové učiliště.
Nařízením Josefa II. byl roku 1787 spolu s mnoha ostatními klášter zrušen. Kostel se stal farním a klášter přeměnili na sklad pro vojsko. Dnešní podoba kostela pochází z doby po roku 1852, kdy vyhořel, a proto byl nově přestaven do jednodušší podoby s novorománskou věží.
Biskup Pavel Huyn usadil roku 1912 při kostele sv. Maří Magdaleny řeholníky Kongregace bratří Nejsvětější Svátosti – Eucharistiány. Podle svého zaměření zde začali každodenní výstav Nesvětější Svátosti (adoraci) otevřený po celý den pro všechny lidi. Eucharistiáni spravovali kostel až do zrušení klášterů komunistickým režimem v roce 1951. Celodenní adorace a bohoslužby však v kostele zůstaly živě navštěvované. Začátkem 90. let svěřil biskup Vojtěch Cikrle k tento kostel kongregaci bratří Nejsvětější Svátosti – Petrinům. Působili zde až do roku 2011, kdy se správy kostela opět ujala diecéze. Každodenní výstav (kromě soboty ) Nejsvětější Svátosti zde trvá dál už více jak sto let. Roku 2013 navíc vznikla při kostele stálá zpovědní služba, kterou vykonávají brněnští kněží.