Dedicado a la Virgen del Pilar, el templo fue construido en el siglo XVII por la Compañía de Jesús en el solar que anteriormente ocupó la parroquia de San Salvador. En 1769, dos años después de la expulsión de los jesuítas, hubo de cerrarse al culto la parroquia de San Juan de Vallupié, una de las más antiguas de la ciudad, a causa de su estado ruinoso. Por ello los parroquianos solicitaron la cesión de esta iglesia, consiguiendo el traslado en 1770, con lo que pasó a tener la advocación actual.
Los edificios levantados en Calatayud por la Compañía de Jesús, y en especial la iglesia, reflejan la evolución del estilo barroco durante más de siglo y medio. En este caso, hubo dos períodos constructivos, uno a mediados del siglo XVII, fase en que se levantó la nave hasta el crucero, y en la segunda, a mitad del siglo XVIII hasta 1767, año en que fueron expulsados, se completó con el crucero, la cabecera, la cúpula y las distintas estancias correspondientes a la sacristía y sala capitular, quedando sin terminar parte de la decoración.