Non essendoci fonti storiche rilevanti che riguardano l’arrivo dell’Ordine francescano in città, risulta difficoltoso datare con precisione l’avvio dei lavori di costruzione della chiesa di San Francesco.
Secondo alcune fonti storiche il complesso è sorto su un insediamento benedettino, per altre è stato fondato quando i francescani arrivano in città al seguito degli aragonesi; più precisamente tra il 1326, anno in cui Alfonso, infante d’Aragona, comunica al fratello Pietro l’intenzione di fondare un convento di frati a Villa di Chiesa, e il 1334, quando Pietro d’Aragona invia un finanziamento per garantire il proseguimento dei lavori.
Della costruzione di questo primo impianto, probabilmente con pianta ad aula trinavata a capriate lignee, non ci sono testimonianze rilevanti.
La costruzione attuale dell’edificio, il più bell’esempio dell’arte gotica della Diocesi, si colloca a partire dalla prima metà dell’400.
La facciata realizzata interamente in trachite rossa, con tetto a capanna e spioventi sporgenti esemplifica l’austerità dello stile romanico: al centro un portale ligneo, inquadrato da esili colonnine sagomate, sormontato da un arco a sesto acuto, in alto un rosone con cornici, sopra il quale è collocata una piccola statua raffigurante la “Alma Redemptoris Mater”; ai lati, due piccoli oculi.
L’interno, presenta un pianta ad aula mononavata con cappelle laterali, scandita in sette campate da archi a sesto acuto che sorreggono la copertura lignea. L’abside, più stretto e più basso rispetto alla navata, coperto da volta ombrelliforme, risale al 1523, quando la chiesa venne innalzata e dotata di una nuova copertura che sostituisce le capriate.
La quinta cappella, denominata “del Crocifisso”, è dedicata ai caduti del primo conflitto mondiale.
Sulla parete di fondo troviamo un crocifisso in bronzo, realizzato dallo scultore sassarese Gavino Tilocca nel 1951.
Nella stessa cappella è conservata la lastra tombale che ricorda la sepoltura nella chiesa del primo camerlengo catalano, Guglielmo De Rius, di Villa di Chiesa, morto nel 1328, e la statua in terracotta, databile intorno al XV secolo, che raffigura un frate seduto, l’unica rimasta delle sette del ciclo della Verna, raffiguranti scene della vita di San Francesco.
Nel presbiterio una delle gemme pendule, raffigura un crocifisso che ricorda il celebre “Crocifisso di Nicodemo” del Duomo di Oristano; realizzato in trachite rossa, intorno al XV-XVI secolo, è attribuito ad uno scultore di scuola iberica.
Fra le opere più importanti il “Retablo della Vergine” di Antioco Mainas, pittore cagliaritano della bottega di Stampace, restituito alla chiesa solo recentemente e collocato sulla parete di fondo del vano aggiunto alla prima cappella di sinistra.
Con la soppressione degli ordini religiosi la chiesa e il convento diventano di proprietà comunale; a fine dell’800 viene sconsacrata ed adibita agli usi più vani. Solo nel 1928, dopo un restauro, è stata riaperta al culto e dal 1935 i francescani hanno ripreso possesso della struttura.