Монастир домініканців на цьому місці заснували ще в XIII столітті на прохання дружини українського князя Лева Даниловича, угорської принцеси Констанції, яка була католичкою і на чужині тужила за своєю вірою. Від XV і до середини XVIII століття тут стояв костел, побудований в готичному стилі.

У цьому костелі і на площі перед ним 1559 розігралася справжня війна за наречену з використанням артилерії і всіх тонкощів військової стратегії. Магнат Лукаш Гурка добивався видачі з монастиря своєї, які він вважав, законної дружини - багатої спадкоємиці Речі Посполитої, Гальшки Острозької, яка заховалася за стінами домініканського монастиря. Під час військових дій на декілька тижнів припинилася вся торгівля в Львові, а роздратований король наказав припинити війну. В кінці була перерізана водопровід, що веде до монастиря, і таким чином облога закінчилася: Гальшку видали Лукашу.

Через аварійний стан готичний домініканський костел розібрали 1748. Новий храм, нагадує костел святого Карла у Відні, в 1748-1764 роках збудували за проектом військового інженера, генерала артилерії Яна де Вітта в пізньобароковому стилі. У ті часи існувала добра традиція зберігати від попередньої знищеної споруди все цінне, що тільки можна було зберегти. До наших часів в південній частині храму можна оглянути алебастровий надгробок XVI століття - пам'ять про старовинний готичний костел, який зник ще 260 років тому.

Усередині храму ряд надгробків, найцінніший з яких - надгробок графині Дунін - Борковський роботи всесвітньо данського скульптора Бертеля Торвальдсена (1816). Львівську школу скульпторів представляє пам'ятник губернатору Галичини Гауер роботи Шімзера (1824 рік). 1880 тут поставлений пам'ятник знаменитому польському художнику Артуру Гротгеру роботи скульптора Гадомського.

За радянських часів храм Божого Тіла закрили і тут, як у багатьох інших львівських церквах, влаштували склад, а в 1970 році відкрили Музей релігії та атеїзму і встановили в середині храму підвішений під куполом маятник Фуко, який своїм відхиленням підтверджував процес обертання Землі. У музеї працював кінолекторій, де читали лекції на атеїстичні теми і демонстрували атеїстичні науково-популярні фільми.

З 90-х років Домініканський собор став греко-католицької храмом Святої Євхаристії, особливо популярним серед львівської інтелігентної і національно свідомої молоді.