Фасады святыни испещрены горизонтальной рустовкой. Арочные оконные проемы получили архівольтне обрамления с замковыми камнями.
Главный вход отмечен портиком на четыре тосканские колонны. Все прясла, кроме западного, перекрыты пивцилиндричнимы сводами. Западное — крестовым. В интерьере памятника доминирует высотное раскрытие купольных пространства.
В 1440 году по дороге из Италии домой в обществе двух монахов-доминиканцев в Острог посетил Митрополит Киевский и всея Руси Исидор и папский легат, чтобы объявить о принятии унии. Пожилого возраста князь Федор Острожский тогда же предоставил доминиканцам фундуш на строительство в городе костела и монастыря, а сам между 1440-1441 годами принял постриг в Киево-Печерском монастыре.Первоначальная постройка костела не просуществовала долго и была сожжена во время татарского нападения в 1443 году. Около 1452 года доминиканцы покинули Острог, татарские набеги не прекращаются — здание превращается в полную развалину.
В 1582 году князь Василий Константин Острожский строит костел в статусе приходского. В 1702 году реконструирован дом священника, перекрыто костел и построена новая колокольня. Осенью 1703 года к святыне достроен притвор с бабинцем. В 1779 году построена новая крыша с сиґнатуркою.
Перестроен в 1880-х годах в псевдоготическом стиле. После пожара 1889 года и до 1896 года костел не восстанавливался из-за запрета это делать. Отстроенный в неоклассицистической стиле по проекту Виктора Петровского.
После Второй мировой войны коммунисты превратили святыню на склад зерна. В 1948 году возвращено прихожанам. В 1959 году храм в очередной раз отобрано и преобразовано в спортивную школу. Богослужения возобновлены в 1989 году.