Najstarszy dokument dotyczący historii kościoła św.Barbary pochodzi z 5 IX 1338 roku. Jest to list Rady Miejskiej wysłany do papieża Benedykta XII (1334-1342) z prośbą o udzielenie odpustów wiernym odwiedzającym kaplicę cmentarną zbudowaną na cmentarzu Mariackim przez mieszczanina Mikołaja Wierzynka. W latach 1394-1402 trójprzesłowa kaplica została powiększona o dwa przęsła (prawdopodobnie z fundacji królowej Jadwigi). Oprócz ołtarza głównego posiadała cztery ołtarze boczne.
W kaplicy głoszono – przesunięte z kościoła Mariackiego – kazania w języku polskim i odprawiano nabożeństwa dla istniejących przy kościele bractw. Podczas obrad sejmu w Krakowie (1XI 1536 – 10 III 1537), na prośbę posłów i za zgodą senatorów, król Zygmunt I (1506 – 1548) nakazał przeniesienie kazań polskich do dużego kościoła Mariackiego, a niemieckich do małego kościoła św. Barbary. Akt ten jest świadectwem obudzenia się świadomości i dumy narodowej Polaków i efektem procesu polonizacji niemieckich rodów mieszczańskich.
Trzy wieki historii kościoła są związane z założonym przez Ignacego Loyolę (1491 – 1556) zakonem jezuitów (Towarzystwo Jezusowe, SJ). Nieprzypadkowo jezuici pragnęli mieć placówkę w Krakowie. Przemawiały za tym przy racje:
- położenie miasta przy drodze do Rzymu a więc i łatwijszy z nim kontakt
- obecność dworu królewskiego
- obecność Uniwersytetu czyli możliwość pozyskania do zakonu ludzi wykształconych.
Na wiosnę 1579 roku przybyli do Krakowa dwaj włoscy jezuici: ks. Alojzy Odescalachi i ks. Bazyli Cerini. Życzliwie przyjął ich proboszcz parafii św.Szczepana ks. Tomasz Płaza (ok. 1512 – 1593) i pozwolił na prowadzenie pracy duszpasterskiej w kościele św. Szczepana i kościele św. Macieja. Dzięki poparciu króla Stefana Batorego (1575 – 1586) udało się jezuitom przejąć kościół św. Barbary od dotychczasowych użytkowników: księży mansjonarzy (kapłanów których obowiązkiem było śpiewanie w określonym czasie oficjum o Najświętszej Maryi Pannie), kaznodziei niemieckiego i Bractwa Literackiego. Uroczyste przekazanie odbyło się 7 II 1583 roku w obecności przedstawicieli władz miejskich. w imieniu nowych właścicieli klucze do kościoła odebrał legat papieski jezuita Antoni Possevino (1536 – 1611), główny – obok nuncjusza papieskiego w polsce Alberto Bolognettiego (1581 – 1585) – negocjator w zabiegach o pozyskanie kościola św. Barbary dla jezuitów.
Po objęciu na własność kościoła, jezuici przystąpili do jego odnowienia i wyposażenia w nowe sprzęty liturgiczne. pobielono ściany, sporządzono nowe ławki ,konfesjonały, ambonę i oszklono okna. Już w lipcu 1584 roku kościół wyglądał jak nowy. W latach 1583 – 1612 jezuici zakupili trzy pobliskie gotyckie kamienice mieszczańskie, które przebudowali w roku 1615 na dom zakonny (obecnie Mały Rynek 8). Kolejna przebudowa domu została przeprowadzona wraz z przebudową kościoła w latach 1683-1687.
projekt powiększenia kościoła zrodził się za ks. Stanisława Grodzieckiego SJ w 1594 roku oraz za superiora ks. Marcina Łaszcza SJ (1613 – 1615). Jednak jego realizacja natrafiła na zdecydowany sprzeciw Rady Mieskiej. Wieloletnie pertraktacje nie przyniosły rezultatów, pomimo udzielonego jezuitom popracia przez króla Wadysława IV (1632 – 1648). Dopiero w roku 1687 jezuici nieznacznie powiększyli kościół, dostawiając od wschodu apsydę. przy tej okazji wykonano w kościele nowe sklepienie, wyższe od gotyckiego o dwa metry. Podniesiono dach, nadmurowano ściany boczne, nowe okna zrobiono wyżej, naprawiono ołtarz i balkony (chóry boczne), a w lutym 1688 roku ukończono budowę organów. Autorem wystroju wnętrza kościoła z końca XVII wieku był ks. Jan Ignacy Delamars SJ (1656 – 1719), równocześnie kaznodzieja w kościele św. Barbary i kronikarz domu. Nowy wystrój wnętrza wykonano w latach 1764 – 1767.
21 VII 1773 roku, papież Klemens XIV (1769 – 1774), ulegając presji dworów burbońskich, na mocy breve Dominus ac Redemptor, rozwiązał zakon Jezuitów na całym świecie. W Polsce majątek jezuici przejęła na własność Komisja Edukacji Narodowej, która w końcu roku 1774 przekazała budynek pojezuicki mansjonarzom św. Barbary. Od 1775 roku kościołem opiekowała się Kongregacja Kupiecka – organizacja zawodowa na podobieństwo cechów, założona ponownie (po epizodzie średniowiecznym) w 1772 roku. W roku 1780 Komisja Edukacji Noradowej przeznaczyła budynek zakonny na szpital akademicki. Był to pierwszy w Polsce szpital kliniczny, utworzony staraniem doktora Andrzeja Bandurskiego. Wkrótce gmach okazał się zbyt ciasny, i w kwietniu 1788 roku szpital został przeniesiony do klasztoru Karmelitów na Wesołej
Po insurekcji kościuszkowskiej i przejściowej pruskiej okupacji, Krakówdostał się pod panowanie Austrii. W roku 1796 rząd austriacki przekazał dom i kościół św. Barbary Kanonikom Regularnym Stróżom Świętego Grobu Jerozolimskiego (bożogrobowcy, miechowici). Urzędowe przejęcie kościoła i klasztoru miało miejsce 17 VI 1798 roku. Od października 1797 roku bożogrobowcy utrzymywali w domu pojezuickim szkołę normalną, która w 1809 roku zmieniono na szkołę wydziałową. W 1817 roku Komisja Organizacyjna Wolnego Miasta Krakowa utworzyła w domu Liceum św. Barbary, które w 1834 roku zmieniono na szkołę techniczną. Po likwidacji szkoły w 1835 roku w domu zakwaterowano wojsko, czyli Milicję Krajową. Od 1842 roku istniała tutaj Bursa Akademicka św. Barbary.
30 III 1874 roku zmarł ostatni z bożogrobowców zarządzających kościołem św. Barbary – ks. Piotr Pękalski. Przed jezuitami, których papież Pius VII wskrzesił w 1814 roku bullą Solicitudo omnium Ecclesarum, otworzyła się możliwość ponownego objęcia w posiadanie domu i kościoła św. Barbary. Po śmierci ks. Pękalskiego administratorem kościoła i kaznodzieją w języku niemieckim dla urzędników austriackich został ks. Franciszek Eberhard SJ (1844 – 1905. On też dokonał odnowienia kościoła. Później jezuici poczynili starania o odzyskanie domu zajętego przez bursę akademicką. Dom odzyskali 12 II 1908 roku, płacąc za niego 210 tysięcy koron. Zaraz też przystapili do przebudowy domu według plany sporządzonego przez prof. Józefa Pokutyńskiego. Jezuici zamieszkali tutaj 8 X 1909 roku. Posiadając własny dom, postarali się o prawo własności kościoła, które otrzymali w roku 1910. W tym samym roku kazania niemiecki przeniesiono do kaplicy publicznej sióstr ze Zgromadzenia Córek Bożej Miłości. W latach 1913 – 1917 przeprowadzono gruntowną renowacje kościoła. 28 III 1931 roku kościół uznano za zabytek. 29 IX 1947 roku status bdowli zabytkowej uzyskał także dom zakonny.
