Der Bau wurde 1274/1275 vom Franziskanerorden begonnen, die der Kölner Erzbischof Engelbert II. von Falkenburg nach Bonn berufen hatte. Sie gründeten hier einen neuen Konvent und begannen unter dem Kölner Erzbischof Siegfried von Westerburg, ein Kloster zu errichten. Zugleich mit der Kirche bauten die Brüder, die zur Kölnischen Franziskanerprovinz ("Colonia") gehörten, ein Kapitelhaus, Werkstätten, eine Bäckerei, ein Sommerrefektorium sowie ein Brau- und Schlachthaus, alles an einem Kreuzgang gelegen. Ein erster Bauabschnitt war um 1317 abgeschlossen, so dass die Kirche mit dem Chor wahrscheinlich 1318 auf das Patrozinium des heiligen Ludwig von Toulouse unterstellt werden konnte. Baufachleute fanden heraus, dass weitere Bauabschnitte am Kirchengebäude ablesbar sind, erst gegen Ende des 14. Jahrhunderts war das Gotteshaus vollendet. Eine im romanisierenden Stil gehaltene Ostapsis am nördlichen Seitenschiff entstand nachweislich im Jahr 1620 unter dem Fürstbischof Ferdinand von Bayern. Dieser stiftete dazu einen Hochaltar, geschaffen von Franz von Gaugrelen und 1644 geweiht.