La chiesa e il monastero del Carmine costituiscono un unico fabbricato di stile barocco realizzato tra il 1776 e il 1785. L'opera, attribuita all'architetto piemontese Giuseppe Viana, fu realizzata a spese di Don Damiano Nurra Conca, Marchese d'Arcais, che il 27 aprile 1782 la donò all'Ordine dei Carmelitani.

La chiesa, costruita su pianta ovoidale, movimentata dall'inserimento di quattro cappellette e dall'altare maggiore. Lo schema del monastero si snoda attorno ad un chiostro quadrangolare bordato ai lati da un percorso scandito da una successione, per tutti i tre piani, di volte a vela, che si prolunga sul lato ovest con un'alternata cadenza di volte a crociera. 

Il monastero, soppresso nel 1866 a seguito della confisca dei beni ecclesiastici da parte del Regno Sabaudo, dal 1962 al 1986 fu utilizzato come Caserma di una Compagnia di Carabinieri e, in seguito, ospitò uffici amministrativi. Oggi, dopo gli ultimi restauri avvenuti tra il 1986 e il 1989, sede di una sezione staccata delle Università degli Studi di Sassari e di Cagliari.