Костел являлся главным элементом формировавшегося на протяжении XVI–XVIII веков ансамбля иезуитского коллегиума. Иезуитский костел был построен в 1700–1710 гг. в стиле барокко. Интерьер храма украшали богатые росписи, деревянные фигуры 12 апостолов.

В 1773 году папа Климент XIV упраздняет орден иезуитов и костел переходит в разряд приходских. В конце 18-ого века после присоединения Минска к Российской империи костел реконструируется как Кафедральной собор Пресвятой Девы Марии. Но в 1863 году после массового закрытия костелов в городе Кафедральной собор Пресвятой Девы Марии остается последним католическим храмом в городе, оплотом католичества в Минске на последующие 50 лет.

Храм продолжал работать и с приходом советской власти. Какое–то время костел действовал во время Великой Отечественной войны. Однако в 1947 году костел был закрыт вновь.

В годы Второй мировой войны иезуитский костел сильно пострадал, позже его вид был неузнаваемо изменен: костел был перестроен и приспособлен под учебную площадку спортивного общества «Спартак». Две башни храма были разобраны, убранство святыни – ликвидировано. Фрески на стенах были замазаны краской, а внутри самого костела разместились три спортивных зала: для бокса, тяжелой атлетики и гимнастики, а также актовый зал на 500 мест.

В 1993 году храм был возвращен верующим. За последующее десятилетие была проведена детальная реставрация как внешнего облика, так и внутреннего убранства здания. Восстановлены уникальные росписи внутреннего пространства здания, отреставрирован орган.

В начале 1994 года на фронтоне костела вновь был установлен крест. Начались реставрационные работы. Сегодня Мариинский собор обрел свой прежний облик. Многое восстановлено по старым фотографиям и рассказам очевидцев. Повторное освящение костела состоялось в октябре 1997 года.

В убранстве храма следует обратить особое внимание на новый алтарь. Образ Божьей Матери, размещенный в алтаре, — это дар Святого Отца Иоанна Павла II. Фигуры апостолов также были подарены одним из итальянских костелов. Также в оформлении собора интерес представляют картины, иллюстрирующие этапы крестного пути Христа.

Особенно ожил собор, когда в нем появился орган. Это подарок от епископата Австрии и в частности епархии Грац. Сегодня в соборе часто можно услышать чудесные органные концерты с участием местным и зарубежных исполнителей.