Il convento viene fondato nel 1630 ma avrà vita breve dal momento che nel 1652 verrà soppresso in ottemperanza alla bolla del pontefice Innocenzo X. La chiesa passa sotto la "giurisdizione" dell’Abbazia di San Rufillo e, in seguito, del Capitolo di San Pietro di Roma.
L’edificio subisce trasformazioni già nel corso del Seicento e del Settecento.  
Significativi risultano i lavori compiuti negli anni Quaranta del XIX secolo, per i quali si può, a ragione, parlare di "riedificazione" della chiesa in quelle forme neoclassiche che si sono mantenute pressoché inalterate fino a oggi.  
A seguito delle soppressioni post-unitarie, la chiesa diviene proprietà del Monte di Pietà di Forlimpopoli quindi, inglobato quest’ultimo dal Monte di Credito su Pegno di Forlì nel 1941, perverrà alla Cassa dei Risparmi di Forlì nel 1948. Oggi la chiesa del Carmine appartiene alla Fondazione Cassa dei Risparmi di Forlì. 
L’interno è caratterizzato da un’unica navata con copertura a volta. Sull'altare di sinistra si può ammirare la pala dell’Immacolata Concezione attribuita al pittore ravennate Francesco Longhi (1544-1618). 
L’altare maggiore è ornato da un'ancona seicentesca di pregevolissima fattura entro cui è sistemata la graziosa statua della Madonna del Carmelo.  
La decorazione dell’intera area presbiteriale, con raffigurazioni di Angeli, di San Pietro e San Paolo, della Fede e della Speranza, e della volta, con l’Assunzione della Vergine e i Santi Simone Stock e Teresa d’Avila e i tondi con Evangelisti, fu ideata e realizzata dal pittore forlimpopolese Paolo Bacchetti (1848-1886).