Se comenzó a construir a mediados del siglo XVII aproximadamente hacia 1651, como parte de un conjunto conventual para la orden carmelita. Sin embargo, la orden no se estableció en la villa, por lo que el presbítero don Pedro Rincón de Ortega, quien costeaba la obra, solicitó que entonces la orden franciscana de San Diego se hiciera cargo del templo y convento, lo cual ocurrió alrededor de 1664. A fines del siglo XIX, entre 1894 y 1895, se le agregó un pórtico de entrada y una balaustrada; ésta se le retiró en 1916, año en que también se reconstruyó el pórtico.

El Camarín de la Virgen de San Diego se edificó atrás del templo de San Diego a fines del siglo XVIII. Es un sobresaliente ejemplo de la arquitectura barroca de Aguascalientes, notable por su gran cúpula; el Camarín fue construido entre 1792 y 1795 a expensas del capitán Juan Francisco Calera, a fin de que en el se efectuaran los cambios de vestimenta de la Inmaculada Concepción que se venera en el altar mayor del Templo de San Diego. En enero de 1779 fue bendecido por don Juan Ruiz de Cabañas, obispo de Guadalajara, celebrándose entonces la primera misa en este recinto.