Vilniuje nuo pat Gedimino laikų buvo stipri vokiečių kolonija. Manoma, kad Šv. Onos bažnyčia buvo statoma kaip bernardinų vienuolyno koplyčia, skirta Šv. Onos brolijai – vienai seniausių Lietuvoje įsikūrusių brolijų. Jos gyvavimą Vilniuje jau XV a. pabaigoje paliudija šių dienų kruopštesnės studijos apie Šv. Onos bažnyčios kilmę. Šios Vilniaus brolijos istorija neatskiriama nuo Vilniaus vokiečių ir vienuolių bernardinų veiklos.

Jos statybą fundavo Aleksandras Jogailaitis. Viduramžiais Vakarų Europoje Šv. Onos garbinimas labai išplito ir tapo tiesiog mados reikalu, ypač Vokietijoje. Jau nuo XIII a. Vokietijoje žinomos Šv. Onos brolijos „Annenbruder“. Iš pradžių tai buvo pirklių ir kalnakasių religinės bendruomenės.

Vokiečių kolonistai Vilniuje, susibūrę į savo bendruomenes, rinkosi globėja Šv. Oną, steigė jos vardo brolijas, statė jos vardo bažnyčias ir koplyčias bei kitais būdais sekė savo tėvynės pavyzdžiais. Ji galėjo suburti Vilniaus vokiečius dar prieš bernardinų įsikūrimą, o šiems pradėjus darbuotis Vilniuje, pateko jų globon, kaip tai buvo ir kituose kraštuose.

Šv. Ona buvo labai gerbiama kaip Mergelės Marijos motina, kuriai meldėsi vaikelio negalinčios susilaukti moterys. 1501 m. pastačius bažnyčią čia persikėlė Šv. Martyno brolija, bažnyčioje buvo sakomi pamokslai vokiečių kalba. Šv. Martyno brolija veikė iki 1940 m. Barokinius šios bažnyčios altorius sukūrė Johanas Kristupas Glaubicas.