La chiesa venne edificata in forme barocche intorno al 1500 e ricostruita tra il 1721 e il 1725 su progetto di fra Giuseppe Mariani da Pistoia.

 

L'edificio è a navata unica e presenta un tamburo che ricalca all'interno la forma dell'aula a pianta esagonale, mentre le cappelle votive sono delimitate da pilastri in stile corinzio. Grazie ad uno restyling, ispirandosi molto probabilmente alla chiesa romana di Sant'Ivo alla Sapienza dell'architetto Francesco Borromini, essa è divenuta nel 1725 un esempio del più bel barocco siciliano.

 

Il monastero di santa Chiara di Alcamo è attiguo alla chiesa dei Santi Cosma e Damiano e fu annesso alla chiesa negli anni 1545-1547.

 

Nel 1545 tre nobili sorelle (Antonina, Angela e Alberta Mompilieri), assieme ad altre devote istituirono un monastero di Clarisse ed ebbero assegnata la chiesa adiacente dei Santi Cosma e Damiano. A seguito delle leggi del 1866 venne confiscata l'ala occidentale, che per quasi cento anni è stata la sede di una scuola elementare; nel 1958 fu demolita e vi fu costruita la sede centrale delle Poste Italiane. Pochi anni fa le suore hanno riacquistato il primo piano di questo edificio, grazie alle somme raccolte presso i fedeli e qualche altro contributo.

 

Le clarisse di tale monastero, oltre a partecipare con i loro canti alle celebrazioni religiose in chiesa, hanno contribuito alla nascita e alla rifioritura di altri monasteri in Sicilia e in Sardegna. Inoltre svolgevano delle attività artigianali come la confezione di dolci e la creazione di oggetti in ceroplastica e smaltoplastica.

 

Attualmente, invece, si occupano della creazione di paramenti sacri in seta, ricamati con fili d'oro e d'argento, oppure abbelliti con gemme e pezzi di corallo, preparano le ostie per diverse chiese.