La storia di Santa Maria del Carmine è complessa: crolli, ricostruzione e restauri si sono succeduti con frequenza e l’attuale edificio conserva le tracce di queste vicissitudini.
L’Ordine dei Carmelitani si stabilì a Milano verso la metà del XII secolo; nel 1268 i padri scelsero come loro sede un luogo nei pressi dell’attuale Castello Sforzesco e il 25 maggio dello stesso anno celebrarono la prima messa sotto un padiglione; negli anni seguenti iniziò la costruzione della chiesa.
Nel 1330, per un incendio, la chiesa fu semidistrutta; ricostruita a cominciare dal 1331, fu però abbandonata verso la fine del secolo dai carmelitani che decisero di trasferirsi in Porta Comasina.
Nel 1399 Gian Galeazzo s’interessò alla fabbrica e il 5 aprile del 1400 inviò a Pavia i disegni per la chiesa e il convento. La costruzione della chiesa procedette lentamente ma nel 1446, a lavori quasi ultimati, un improvviso crollo interessò tutto l’edificio.
Le opere e le riparazioni iniziarono nel 1449. A dirigere i lavori fu chiamato Pietro Antonio Solari. Il Carmine fu “chiesa nobile” ed ottenne la protezione dei duchi e di numerose famiglie aristocratiche. Le sue cappelle divennero luogo di sepoltura prediletto dai nobili.
Nel seicento tutta la chiesa subì trasformazioni e si arricchì di molti dipinti.
Nel 1654 iniziarono importanti lavori di rinnovamento: vennero rifatti il pavimento, il campanile e il portale.
Nel 1880, dopo più di quattro secoli, fu costruita la facciata su progetto di Carlo Maciachini che offre un esempio di fantasiosa interpretazione del gotico lombardo.