בתחילת המאה ה-18 התחוללה מגפת דבר הבלוטות באירופה, אשר פגעה בין היתר גם בווינה. ב-22 באוקטובר 1713, קרל השישי, קיסר האימפריה הרומית הקדושה, נדר בקתדרלת סטפנוס הקדוש לבנות כנסייה מפוארת אם המגפה תחלוף. שנה לאחר מכן החל בבניית הכנסייה, אותה הקדיש לקדוש הנוצרי קארלו בורומאו, שנודע כמושיע חולי הדבר וגם כקדוש המגן של הקיסר עצמו. הקיסר הכריז על תחרות אדריכלים, שבה ניצח יוהאן ברנהרד פישר פון ארלך.

הבנייה החלה בשנת 1716 תחת פיקוחו של אנטון ארהרד מרטינלי. לאחר מותו של יוהאן ברנהרד פישר ב-1723, בנו, יוסף עמנואל פישר פון ארלך, השלים את הבנייה ב-1737 תוך שימוש בתוכניות של אביו, אשר השתנו חלקית. לכנסייה הייתה במקור קו תצפית ישיר לארמון הופבורג והיא הייתה גם, עד 1918, הכנסייה הפטרונית הקיסרית.

ליד הכנסייה היה בית קברות, בו נקבר בין היתר המלחין אנטוניו ויוואלדי, אך קברו אבד במרוצת הדורות. לכבודו של ויוואלדי מארחת הכנסייה קונצרטים קבועים של יצירותיו[1].

ב-10 באוגוסט 1933 שחקנית הקולנוע והממציאה הדוויג קיזלר (בת 19), שלימים נודעה לימים בשם הבמה הדי לאמאר, נישאה לפרידריך מנדל (בן 32), איש עסקים ואוסטרופשיסט, בקפלה הקטנה של הכנסייה[2].