Qui vi era una Chiesa, dedicata alla Beata Vergine del Monte Carmelo, sorta nel 1319, a opera dei Carmelitani Calzati, secondo quanto afferma una lapide posta all'interno, che prese il nome di Chiesa di San Biagio nel Carmine, per cui, a seguito della soppressione dell’ordine, per decreto ducale nel 1783, la parrocchia di San Biagio fu trasferita nella Chiesa del Carmine e nell'annesso convento.
La Madonna del Carmine aveva una grande devozione tanto che è attestata da un dipinto murale ora conservato nella sagrestia, una Maria Lactans, attribuita a Tommaso da Modena.
Nel XV secolo il complesso fu oggetto di una radicale trasformazione e i lavori furono in gran parte finanziati da Bartolomea Zarlata, di cui resta ancora oggi il pergamo marmoreo da lei voluto per la chiesa.
Ad oggi dell’edificio originario rimane solo la fiancata meridionale, caratterizzata da mattoni a vista, visibile percorrendo la via Emilia.
Le migliorie decorative ed architettoniche partirono dalla sagrestia su iniziativa del priore del convento, padre Angelo Monesi, regista e direttore del cantiere.
Le pitture di questo ambiente furono commissionate nel 1632 a Girolamo Curti detto il Dentone, iniziatore di quella soluzione decorativa che va sotto il nome di «quadratura».
Le sue architetture dipinte in prospettiva troveranno un successo su scala europea grazie agli allievi Angelo Michele Colonna e Agostino Mitelli, che sui ponteggi della sagrestia carmelitana avviarono il loro lungo sodalizio pittorico.
Gli stessi Colonna e Mitelli furono inizialmente incaricati della decorazione della cupola e del catino absidale, la cui ridefinizione era stata affidata nel 1649 all'architetto della comunità Cristoforo Galaverna detto il Malagola affiancato dall'ingegnere ducale Gaspare Vigarani.
Il progetto portò al rifacimento dell’area presbiteriale e a un sapiente maquillage della navata unica del tempio, scandita su ciascun lato da sei altari. Pertanto, della Chiesa trecentesca rimase la fiancata meridionale prospiciente la via Emilia, dato che venne ricostruita, pur conservandone l'ossatura originaria, oltre che abbellita nella decorazione e nelle pitture.
L’interno è caratterizzato da una sola navata ornata, su entrambi i lati, da sei arcate che a loro volta incorniciano sei altari. Di straordinario gusto artistico è il ciclo di affreschi che decora il catino absidale e i pennacchi, realizzato da Mattia Preti intorno al 1651 e restaurato nel 1990, rappresentante l’Orchestra di angeli musicanti, il Paradiso e gli Evangelisti.
Il complesso è anche costituito da un chiostro risalente al XV secolo al quale si può facilmente accedere dalla parte sinistra del transetto e dove si affaccia una piccola cappella con un soffitto a cassettoni dorati e un affresco trecentesco di Tomaso da Modena raffigurante la Madonna che allatta il Bambino.
