Su fundación comenzó en 1737 cuando María Ignacia de Azlor, hija de los marqueses de San Miguel de Aguayo, emprendió un viaje a España para ponerse el hábito de la Compañía de María. Ella quería introducir una doctrina dedicada a la educación de las niñas sin distinguir entre clases sociales y conformó la primera y más prestigiosa escuela pública para mujeres de la Nueva España.
María Ignacia encontró dificultades para consolidar su proyecto, pues algunos clérigoscreían que “la enseñanza no era religión sino antojos de novedad”. Sin que esto la detuviera, en 1754 comenzó la construcción de un convento-colegio en la entonces calle de Cordobanes (hoy Donceles).
Lamentablemente nunca vio edificada la iglesia, pues murió en 1766 y la primera piedra fue colocada seis años después.
El Templo de la Enseñanza es de estilo barroco mexicano y fue edificado por Francisco Guerrero y Torres, quien también fue arquitecto de la Capilla del Pocito y del Palacio de Iturbide. El convento y el templo ocupaban el mismo terreno así las internas podían estudiar e ir a misa. Ellas escuchaban la ceremonia tras las rejas que cubren los coros bajos y comulgaban a través de una pequeña puerta con un símbolo de sabiduría en forma de dos sirenas con las colas cruzadas que sujetan un pozo. Una decena de puertas laterales a lo largo del templo fungían como confesionarios.
El retablo mayor resalta por la luz que entra por el domo de forma octagonal y por los dos lienzos contiguos del pintor Andrés López: La Asunción de María a los Cielos y La Virgen del Apocalipsis. En la bóveda hay un fresco de la aparición de Nuestra Señora del Pilar al apóstol Santiago. A la virgen del Pilar está dedicado el recinto.
El santuario cuenta con seis retablos secundarios y un coro rodeado con barras y el emblema de la Compañía de María. La iglesia cerró debido a las Leyes de Reforma (1855) y hasta 1910 abrió sus puertas de nuevo al culto católico.
La escuela se convirtió en oficinas de la Secretaría de Educación Pública y el convento en otro proyecto educativo: El Colegio Nacional.
Llama la atención que a los lados del altar sigan las rejitas del coro que separan el convento de la iglesia, como si la Ley Lerdo no hubiera existido. Cada 12 de octubre aquí se reúne una parte de la comunidad española para venerar a la Virgen del Pilar.