A principios del siglo XIX, el conde de Bassoco decidió construir una iglesia dedicada a Nuestra Señora de Loreto, cuya imagen fue guardada en un principio en el Colegio de San Gregorio. Después de que los jesuitas fuesen expulsados de dominio español, esta imagen fue trasladada del Colegio de San Gregorio al convento de la Encarnación. El lugar fue originalmente una iglesia, utilizada como bautisterio para la iglesia de San Pedro y San Pablo en 1680. Aunque Manuel Tolsá presentó diseños para la iglesia, los artistas Ignacio Castera y Agustín Paz diseñaron y dirigierion el trabajo, siendo construido en tres etapas. La primera piedra fue colocada en 1809, y la iglesia fue consagrada el 21 de agosto de 1816. Terminaría siendo la última iglesia construida durante los tiempos coloniales debido a la Guerra de Independencia de México, la cual terminó en el año de 1821. Cuando terminó, la imagen de Nuestra Señora de Loreto fue recuperada del convento de la Encarnación y colocada aquí. Fue colocada en las manos de los jesuitas.