Sul finire del 1592, grazie all’intervento di Margherita Trivulzio Borromeo e di suo figlio Federico, non ancora cardinale, venne posta la prima pietra per la costruzione della chiesa che avrebbe accolto al suo interno una riproduzione al vero della Santa Casa di Loreto. Il progetto pare sia stato eseguito da Martino Bassi (allievo di Pellegrino Tibaldi), del quale si conosce, tramite un suo scritto, la descrizione di un disegno per la fabbrica della chiesa. La scalinata d’accesso a due rampe ed il portico sovrastante, aggiunti successivamente, sono, invece, ascrivibili a Francesco Maria Richini (1646).
Lo spazio interno, un vano rettangolare, è coperto da una volta a botte lunettata. Alla metà del XVIII secolo la chiesa divenne sede della Confraternita di Santa Marta, esistente fin dal 1484 nella chiesa della Trinità, attuale chiesa del Monastero della Visitazione. Entrando dall’unico portale ci si trova di fronte all’imponente altare maggiore sopra il quale campeggia la splendida statua marmorea raffigurante l’Assunta eseguita da Marcantonio Prestinari (1613). L’artista che stava lavorando alle statue del Duomo, venne di persona da Milano per eseguire l’opera commissionatagli dal cardinale Borromeo. L’altare, spiccatamente barocco, appoggiato alla preesistente struttura della Casa di Loreto, è stato concepito in modo da creare contrasti di colore con l’uso di marmi bianchi e neri, studiati per far risaltare il candore della statua dell’Assunta. Le nicchie laterali ricevettero, agli inizi del Settecento, quattro statue marmoree, di pregevole fattura, delle quali non si conoscono gli autori.Esse rappresentano, nella parte superiore, l’Annunciazione e, in basso, Santa Marta e Maria Maddalena.
Fra le varie opere custodite nella chiesa è possibile ammirare sulla parete di sinistra, un “Crocifisso ligneo e Storia della Passione” di uno scultore lombardo del XVI secolo, artista di grande sensibilità nella resa pittorica della materia, mentre, a destra si trova una raffinata ancona lignea che raffigura la Santissima Trinità in gloria tra un volo di Cherubini. Il rilievo, in legno laccato di bianco con alcune parti in oro, è stato eseguito da Bartolomeo Tiberino intorno al 1640; fu sistemato nell’attuale posizione verso la metà del secolo XVIII entro una cornice marmorea barocchetta. Sulle pareti perimetrali sono collocati alcuni dipinti ad olio di grandi dimensioni e di buona fattura dei quali non si conoscono gli autori.
Lungo le pareti esterne della Casa di Loreto, entro nicchie, si osserva una serie di sedici statue, raffiguranti Profeti e Sibille databili, presumibilmente, intorno all’inizio del secolo XVIII.
L’unico affresco della chiesa si trova all’interno della Casa di Loreto; si tratta di un dipinto raffigurante la Madonna con il Bambino fiancheggiati dagli stemmi dei Borromeo, risalente al 1520 circa. Prima di essere collocato nell’attuale sede, era posto sulle pareti di un edificio sul lungolago e, poiché, in occasione della peste del 1523, gli furono attribuite proprietà miracolose, nel 1599, dopo che fu eretta la Santa Casa, venne staccato e quindi trasferito.