La sua origine è legata a un evento miracoloso avvenuto nel XIV secolo durante le lotte fra Guelfi e Ghibellini, quando la Madonna apparve miracolosamente per porre fine ad un sanguinoso combattimento fra le due fazioni (vedi sotto).
Nel 1669 i padri Carmelitani chiesero ed ottennero di poter trasferire Chiesa e convento entro la cerchia urbana. Per poter costruire la loro Chiesa nel 1671 cominciarono a demolire un torrione, residuo di un'antica rocca. Pare che una parte della chiesa fosse costruita già nel 1682, ma il contratto di fabbricazione risale al 1702. 
Nel 1951 fu riparata e ricostruita parzialmente per danni di guerra ad opera della ditta edile Ricciotti Zoli di Bagnacavallo. 
L'interno è a navata unica con tre cappelle per lato. Nella prima cappella a destra si conserva una preziosa tela cinquecentesca, pala d'altare di Giovanni Battista Ramenghi (1521-1601), detto il "Bagnacavallo junior", raffigurante "I misteri del Rosario" realizzato nel 1585 per la Confraternita del Rosario. Di forma rettangolare presenta uno scomparto centrale che ha intorno 15 pannelli minori, delimitati da sottili cornici in legno intagliato e dorato. 
Nella seconda cappella di destra, sull'altare vi è l'immagine della Beata Vergine della Pace, originariamente dipinta su un muro posto nel luogo in cui la Vergine apparve alle due fazioni in lotta e che dovrebbe essere quello trasportato dai Carmelitani nel 1759. Ora sul luogo, situato lungo la via Naviglio Inferiore, sorge una piccola cappella, dove è stata riposta una copia dell'Immagine Sacra. 
La popolazione volle che la Chiesa dei Carmelitani si chiamasse S. Maria della Pace (la cui immagine fu collocata in un altare laterale) pur mantenendo la devozione alla Madonna del Carmine la cui immagine troneggia in fondo all'abside entro una grande cornice di gesso dipinta a finto marmo. Sopra di questa una mediocre tela settecentesca raffigurante la Madonna del Carmine che porge lo scapolare al beato Simone Stock.  
Un ampio presbiterio con cantorie ed organo termina con abside semicircolare. Nella cantoria in cornu Epistolae vi è un pregevole organo incassato nel muro datato 1762, firmato Francesco Gatti di Bologna, con 25 canne disposte a cuspide con bocche allineate, labbro superiore a mitria, tastiera di 45 tasti (Do1 - Do5) con prima ottava corta, pedaliera di 18 pedali (Do1 - La2) costantemente unità alla tastiera e registri azionati da pomelli disposti in colonna alla destra della tastiera. 
Il prospetto aggettante, sagomato con intagli e stucchi, presenta nella parte superiore una decorazione a festoni di fiori in legno che formano una delicata cortina. 
La navata è sormontata da volte a botte in cui si intersecano le vele dei finestroni che illuminano ampiamente l'interno.  
I pilastri divisori delle cappelle presentano lesene terminanti con capitelli di stile composito cui sovrasta un'alta cornice a più linee aggettanti che si svolge per l'intero perimetro. 
Del complesso ligneo originale della chiesa barocca fanno parte quattro confessionali e il pulpito. Due di essi risalenti alla prima metà del XVIII secolo. In legno naturale scolpito e impreziosito da lamine di radica di noce. Con numerosi elementi decorativi nella trabeazione sorretta da quattro lesene ioniche. 
L'esterno è in mattoni faccia a vista. La facciata, divisa in due da un cornicione aggettante, presenta nella parte inferiore un portale con stipiti a lesena facenti capo a due elementi triangolari.  
L'architrave è sormontato da un timpano a lunetta rialzato. Nella parte inferiore due scomparti marcati da lesene, contengono due nicchie. Le lesene si ripetono nella parte superiore inquadrando un ampio finestrone centrale e sorreggendo un frontone triangolare. Ai lati e alle sommità stanno pinnacoli di cui i laterali a piramide.  
La Chiesa fu consacrata da sua Ecc. Mons. Antonio Scarante, vescovo di Faenza, il 17 giugno 1932.
L'adeguamento liturgico è avvenuto tra il 1965 e il 1999, quando è stato inserito un altare in legno con la mensa che è sorretta da due montanti laterali e l'ambone ligneo costituito da una colonna che regge un parallelepipedo.