E’ stata la Parrocchia di Don Libero Nanni, libero di nome e di fatto, molto noto a Bologna per le innumerevoli attività e soprattutto per la grande umanità con cui si dedicava agli ultimi.
La Chiesa presenta l'impianto quattrocentesco, con la facciata rifatta in stile neoclassico ad inizio Novecento. L'edificio, posto al termine di un viale d'accesso alberato, si presenta con l'aula a capanna stretta fra gli annessi della canonica e della sagrestia, tinteggiata esternamente in rosso mattone con campi e cornici sagramati. 
La storia della Chiesa ha inizio nel 1102, in seguito alla bonifica dei terreni paludosi di Rigosa, quando la contessa Matilde di Canossa vi fece costruire una cappella dedicata alla Santa Maria Vergine. Ne troviamo menzione in un documento ufficiale di quell’anno; era sotto la giurisdizione dell’Abbazia di Nonantola. Nel 1103 aveva già il titolo di parrocchia (A. Magnavacca, 2015, p.11). 
Negli elenchi del 1366 la chiesa di Rigosa risulta unita a quella di S.Isaia a Bologna. Negli anni successivi passò sotto diverse giurisdizioni: la lunga serie di cambiamenti non giovò allo stato di manutenzione della chiesa che a metà del XV secolo risultava disadorna e cadente. Nel 1480 la chiesa da parrocchia fu ridotta a cappellania, sotto la giurisdizione della chiesa arcipretale di Gesso (A. Magnavacca, 2015, p.18,20). 
Nel 1485, Nicolò I Rigosi, possidente e benefattore, si adoperò per un intervento di rifacimento della chiesa, con facciata ad ovest, completandola con la costruzione della canonica addossata a sud, di una cantina ed un pozzo (A. Magnavacca, 2015, p.21). 
Nel 1573, in seguito alla visita di monsignor Ascanio Marchesini, la chiesa venne definita in buone condizioni, interne ed esterne (A. Magnavacca, 2015, p.29). 
Nel 1633, la dedicazione originale di Santa Maria Vergine della chiesa venne modificata in Santa Maria del Carmine.  
Nel 1659 la Chiesa di Rigosa, già cappellania o commenda dal 1480, viene ridotta ancora a castellania o rettoria come sussidiale della chiesa di Gesso (A. Magnavacca, 2015, p.41,45). 
Nel 1692, sotto il X rettore Don Ercole Albergati, venne rinnovato l’interno della chiesa con un pavimento in graniglia alla veneziana, fu ristrutturata ed ingrandita la canonica e probabilmente venne costruito il campanile, ma di questo non ci sono notizie certe (A. Magnavacca, 2015, p.45). 
Nel 1700, Don Pompeo Aldrovandi, divenuto cardinale il 9 luglio 1734,  provvide all'abbellimento della chiesa con statue, quadri ed un nuovo crocifisso in legno con fregi dorati (A. Magnavacca, 2015, p.46). 
Nel 1820 furono fuse tre campane dalla ditta Serafino Golfieri e collocate nella cella campanaria, che furono benedette dal cardinale Carlo Oppizzoni (A. Magnavacca, 2015, p.51). 
Nel 1846 venne rifatta tutta la tinteggiatura della chiesa a spese del compadrone Legnani. L’anno successivo furono eseguiti lavori di consolidamento delle travi di legno del campanile ad opera di Luigi Accorsi e Gaetano Franceschi. A quell'anno risale anche il trono per l’esposizione del Santissimo, in legno, con fregi e baldacchino (A. Magnavacca, 2015, p.56). 
Nel 1863 si operò un restauro degli intonaci interni e degli arredi, quali i tre altari che vennero rimarmorizzati, a causa dell’umidità (A. Magnavacca, 2015, p.58). 
Nel 1868 vennero rifatte le scale in legno a gradini del campanile. Nel 1880 venne restaurato completamente l’esterno (A. Magnavacca, 2015, p.59). 
L’antica Chiesa di Rigosa era di forma rettangolare con una volta bassa e due cappelle laterali dedicate al crocifisso, a Sant'Antonio ed una statua di San Pietro martire, ma, tra il 1885 ed il 1887 il rettore Don Pietro Fridiani promosse un ampio intervento sull'edificio che fu di fatto girato ad est, con la facciata rivolta verso via Rigosa, la nuova strada realizzata nel 1815.  
Si rifece la parte ovest dalle fondamenta con la realizzazione della cappella maggiore e nel complesso il nuovo edificio risultava più ampio e alto. Fu costruito l’altare maggiore sotto il catino absidale e realizzata una nicchia in stile neo rinascimentale a contenere la statua della Madonna del Carmine. 
I lavori, che interessarono anche la canonica, eseguiti sotto la direzione dell’architetto Vincenzo Brighenti, vennero completati nel 1887 (A. Magnavacca, 2015, p.63,64). 
Nel 1894, in mezzo della chiesa, era presente un gradino nel pavimento, su cui si innalzava l’altare maggiore prima della ristrutturazione. Venne livellato, spostandolo vicino al portale d’ingresso ad est e nel 1896 venne ricoperto il tetto della parte di chiesa vecchia e modificato l’attacco con l’abside (A. Magnavacca, 2015, p.66). 
Nel 1912 venne ricostruita la facciata della chiesa in stile neoclassico; gli interventi riguardarono anche il rifacimento della facciata della canonica (A. Magnavacca, 2015, p.75). 
Nel 1924 la chiesa di Rigosa venne proclamata parrocchia indipendente da Gesso ed in seguito a questo si decise di rinnovare l’edificio. Venne alzato il coperto costruendo un soffitto a volta in sostituzione dell'arellato, furono ornati capitelli e basamenti delle colonne, fu posato un nuovo pavimento in mattonelle sul precedente del 1692 e venne tinteggiata tutta la chiesa. I lavori furono seguiti dal capo mastro Giuseppe Baroni e dal prof. Angelo Baule come direttore lavori. A quell'anno risale la costruzione del battistero e del fonte battesimale in graniglia rosata (A. Magnavacca, 2015, p.79). 
Nel 1925 venne aperta una finestrella ovale dietro il battistero munita di inferriata. Nel 1930 furono rifatti i gradini in marmo ai piedi dell’altare maggiore (A. Magnavacca, 2015, p.93). 
Nel 1934 la ditta Brighenti di Bologna venne incaricata della fusione di cinque nuove campane per il campanile di Rigosa; per l’occasione venne restaurata la cella campanaria (A. Magnavacca, 2015, p.99). 
Nel 1938 si procedette alla ricostruzione del locale che dall'abside conduceva alla cantoria con l’organo, scala in pietra inclusa (A. Magnavacca, 2015, p.108). 
Le cannonate nell'aprile del 1945 non risparmiarono alcuno degli edifici del complesso sacro di Rigosa, che furono riparati solo al termine del conflitto mondiale e terminati, per la Chiesa, nel 1946 grazie anche alla collaborazione del genio civile (A. Magnavacca, 2015, p.114). 
Nel 1960 venne rifatto il manto di copertura della chiesa, della canonica e della casa del campanaro, nel 1969 vennero ritinteggiati esternamente tutta la chiesa ed il campanile (A. Magnavacca, 2015, p.143,157). 
Nel 1981 fu posata la nuova porta d’ingresso alla chiesa in legno massiccio e fu sostituita la soglia con una nuova in graniglia rosa.  
Nel 1987 fu costruita la vetrata della finestra in facciata, composta da due pezzi e completa di vetro istoriato raffigurante la Beata Vergine del Carmine con Gesù, Santa Teresa e San Pietro Martire. Lo stesso anno vennero rifatte le vetrate dei due finestroni sopra le cantorie (A. Magnavacca, 2015, p.164). 
Nel 2000 si intervenne sulla copertura del campanile, il quale venne tinteggiato esternamente come la facciata della Chiesa. Venne posto in opera l’orologio sul campanile (A. Magnavacca, 2015, p.176,178). 
Nel 2007 viene rifatto parte del pavimento in mattonelle della Chiesa e fu inserita una botola in vetro a lasciare intravedere il pavimento sottostante in graniglia veneziana del 1692. 
Nel 2010 vengono tinteggiate di colore più chiaro le pareti sotto le due cantorie (A. Magnavacca, 2015, p.187,191). 
Nel 2013 il complesso è stato oggetto di un intervento di ristrutturazione, a cura dell’architetto Stefano Simoncini e dell’ingegnere Alessandro Rossi, che ha interessato il rifacimento del coperto della chiesa, la sua tinteggiatura, la verniciatura degli infissi. I lavori sono stati completati con la canonica nel 2015 (A. Magnavacca, 2015, p.202,208). 
La Chiesa è parte di un aggregato di fabbricati composto dall'edificio di culto, al centro, dal campanile, in linea con la facciata a destra, dalla casa canonica sullo stesso piano a sinistra.  Sul retro, lato sinistro guardando la facciata, è presente il piccolo volume della sacrestia, mentre sulla destra si trova un edificio di due piani per le attività parrocchiali. 
Davanti all'ingresso della chiesa al termine del viale di accesso è presente un ampio sagrato asfaltato, adibito a parcheggio, lateralmente al quale sono due spiazzi inerbiti. La facciata della chiesa è a edicola con due lesene negli spigoli aventi robusto basamento e capitello tuscanico a sostegno della trabeazione e del timpano. La facciata è caratterizzata dall'alternanza di cornici e lesene intonacate e tinteggiate con paramenti in mattoni faccia a vista a corsi regolari con finitura sagramata.
Il portale, con infisso in legno, ha forma rettangolare contornata da cornici con sovrastante mensola. Al centro della facciata è posta una finestra rettangolare con vetrata policroma, anch'essa incorniciata. Sullo stesso piano della facciata, a destra, è costruito in aderenza il campanile. Il fianco sinistro è pressoché invisibile in quanto costruito in aderenza alla canonica, mentre il fianco destro, oltre il campanile, presenta un corpo più basso ospitante le cappelle interne privo di finestre ad eccezione di un oculo. Sul retro, l'abside di forma semicircolare, è parzialmente inglobata alla base da altri fabbricati. La copertura è a falde con manto in coppi. 
La chiesa al suo interno, buia per via della mancanza di finestre oltre a quella in controfacciata, presenta una pavimentazione in mattonelle policrome di graniglia, gli alzati sono scanditi da lesene con basamento e capitello composito sul quale è posta un'importante trabeazione, mentre la controfacciata risulta spoglia.
A destra dell'ingresso sono presenti altre due cappelle, di dimensioni minori, aventi soffitto piano, mentre a sinistra, un piccolo androne collega l'aula alla casa canonica. Su ogni lato dell'aula è presente una cappella, rialzata di un gradino con pedana in legno, avente altare in legno dipinto e soffitto voltato a botte.
Il presbiterio, rialzato di un gradino rispetto all'aula e pavimentato in seminato veneziano, con due gradini in marmo rosso di Verona al piede dell'altare antico, è individuato da quattro pilastri con sovrastanti archi trionfali a tutto sesto; ai lati sono presenti due cappelle più ampie con balconi di cui, quello di sinistra, destinato ad ospitare un piccolo e antico organo a canne. Sul fondo è presente la parete absidale semicircolare con edicola a tempietto classico ospitante la statua della Madonna del Carmine. Il soffitto dell'aula è voltato a botte, mentre in corrispondenza del presbiterio è presente una cupola emisferica su pennacchi. 
L'ordinamento liturgico è di tipo frontale adeguato con una doppia fila di banchi in legno di fattura antica disposti nell'aula. Il presbiterio, di piccole dimensioni, è privo di balaustra e risulta rialzato di un gradino rispetto all'aula. In posizione frontale rispetto all'assemblea è collocato l'altare post-conciliare, consistente in un tavolo di legno sul fronte del quale è collocato un pannello di chiusura dipinto, mentre sulla sinistra è posto l'ambone, consistente in un semplice leggio di legno. Sulla destra del presbiterio è presente la sede contraddistinta da una sedia di legno con affiancate altre due sedie per concelebranti e ministri. Allineato con l'altare, in posizione arretrata, è presente l'altare antico sopraelevato rispetto al presbiterio di due gradini e consistente in un grande parallelepipedo a gradoni in mattoni intonacati e dipinti ad imitazione di marmi policromi. Al centro dell'altare antico è incastonato il tabernacolo per la custodia eucaristica, in metallo argentato e dorato, realizzata nel 2001 .
Il fonte battesimale antico è collocato in una piccola cappella rialzata di un gradino a destra dell'ingresso, con cancellata metallica, e consiste in un catino di pietra su colonna tornita, con coperchio e sovrastante statua di S. Giovanni Battista. In una piccola cappella a sinistra dell'ingresso è presente un confessionale in legno di fattura moderna non integrato. 
L'altare mobile, fronteggiante quello antico ed adeguato secondo le disposizioni del Concilio Vaticano, è collocato in posizione centrale rispetto al presbiterio e all'assemblea ed è costituito da un tavolo di legno chiuso frontalmente da un pannello dipinto. L’ambone è posto sul lato sinistro ai piedi del gradino del presbiterio ed è costituito da un leggio in legno con elementi di rame. 
Dal 1981 è presente un confessionale in legno di faggio di fattura moderna, non integrato, collocato in una piccola cappella a sinistra dell'ingresso.