Początki kościoła wiążą się ze sprowadzeniem do Włodawy paulinów. Zaprosił ich do miasteczka w 1698 roku Ludwik Pociej, właściciel miasta od 1692 roku, który paulinom zawdzięczał pomoc w ukryciu się przed potężnym wrogiem, magnatem Sapiehą. Paulini najpierw otrzymali niewielki, pokalwiński kościołek (zanim Włodawa stała się miastem "trzech kultur", silna tu była "czwarta kultura" czyli wyznania protestanckie. Reformacja jednak dość szybko wygasła). Potem w latach 1701–1718 zbudowali klasztor według projektu królewskiego architekta Józefa Pioli i z funduszy Ludwika Konstantego Pocieja. Następnie zakonnicy mieli przystąpić do budowy kościoła, ale okazało się, że projekt Pioli jest za drogi i ściągnięto do pracy innego Włocha, Pawła Fontanę, Patrząc dzisiaj na kościół trzeba stwierdzić , że był to dobry wybór. Paweł Antoni Fontana (1696–1765) to wybitny architekt późnego baroku, pochodzący z północnych Włoch, nadworny architekt Pawła Sanguszki. We Włodawie zaprojektował jeszcze synagogę, tuż pod Włodawą kościół w Orchówku, a kilka innych świątyń zbudował w Chełmie.

 Budowę kościoła finansowali (obok paulinów z Jasnej Góry) Antoni Pociej (syn Ludwika Konstantego), a po nim nowi nabywcy Włodawy - Flemmingowie: Jan Jerzy i jego córka, Izabela (żona Adama Jerzego Czartoryskiego). Budowa trwała czterdzieści lat (1741-1780). W jej trakcie wspólnota protestantów prawie w całości przeszła na katolicyzm . Szczególną satysfakcję zapewne sprawiło zakonnikom przejście na katolicyzm Jana Jerzego Flemminga.

Świątynia góruje nad panoramą miasta widziana z doliny Bugu, zamyka też perspektywę prowadzącej pod górę, z rynku, ulicy Kościelnej.

Późnobarokowy budynek świątyni  jest dwuwieżowy i trzynawowy, z bogato zdobioną fasadą. Nawa główna przykryta jest sklepieniem kolebkowym z lunetami, prezbiterium przykryte  jest spłaszczoną eliptycznie kopułą.

Wystrój wnętrza zachowany jest w jednolitym stylu rokokowym. Rzeźby i sztukaterie wykonały zakłady lwowskie. Wśród malowideł rzadko spotykane są motywy egzotyczne, związane z patronem kościoła (w Polsce są tylko cztery kościoły pod wezwaniem św. Ludwika) który, jako król Francji, organizował ostatnie wyprawy krzyżowe (nie do Palestyny, a na północne wybrzeża Afryki).