Nel 1228 il Comune di Prato donò ai Frati Minori un terreno dove sorsero una piccola chiesa e il convento a destra dell'attuale edificio, costruito a partire dal 1281 quasi interamente in cotto, materiale utilizzato per il fianco scandito da lesene e per il rivestimento della facciata. Questa è contraddistinta anche da fasce d’alberese e serpentino (marmo verde di Prato), con elementi stilistici romanico-gotici e successivamente rinascimentali, come la riquadratura dell'occhio e il grande timpano triangolare, con rilievo in stucco di Andrea della Robbia: le Stimmate di San Francesco.
All'interno, la lunga e vasta navata che si prolunga nel coro ha copertura a capriate lignee ed è reduce di un ripristino neomedievale del 1902-1904. Sull’altare maggiore è posto un Crocifisso del Trecento, donato dal mercante Francesco Datini, la cui sepoltura ha luogo proprio in questo spazio, come ricorda la lastra tombale in marmo bianco realizzata nel 1411-12 da Niccolò di Pietro Lamberti, scultore e architetto fiorentino, che raffigura Datini all’interno di un tabernacolo gotico. Segue un bel pulpito quattrocentesco in pietra serena in cui è posta una tavola con il Monogramma di Cristo, e il raffinato monumento sepolcrale di Geminiano Inghirami (1460 circa) in marmo.
Dall'edificio a destra della chiesa si accede al chiostro, tra i primi esempi di architettura rinascimentale in territorio pratese, composto da stemmi e lapidi sepolcrali, oltre che da alcuni affreschi.
Sul lato orientale si apre la trecentesca Cappella Migliorati o del Capitolo, con le pareti affrescate da Niccolò Gerini (1368-1415) probabilmente agli inizi del Quattrocento, volute dalla famiglia Migliorati, con Storie di San Matteo Apostolo, Sant'Antonio Abate e una Crocifissione purtroppo rovinata, oltre alle imponenti figure degli Evangelisti nei quattro spicchi della volta. Si tratta di una sala quasi quadrata, con volta a crociera con costoloni impostata su pilastri angolari, dove nel 1801 fu eretto il campanile a torre, causa della distruzione di numerose decorazioni parietali.
Sul lato meridionale del chiostro si ha invece l'ingresso al convento che, sebbene ristrutturato, conserva al primo piano alcune belle sale del primo Trecento.
