Foi fundada no século XVI pela Rainha D. Leonor de Lencastre, mulher de D. João II, fundadora do Hospital Termal de Caldas da Rainha. O Carvalhal pertencia ao termo de Óbidos (Carvalhal d’Óbidos) que era património da Casa das Rainhas. É considerada a maior “obra de arte do concelho” e a única representativa de um tipo de igreja de origem medieval.
É um templo de três naves cobertas por tectos de madeira, a única igreja de três naves do concelho, da ordem Toscana. Desde a sua construção até à segunda metade do século XVIII, esta igreja sofreu algumas alterações e melhoramentos, algumas significativas como o revestimento integral das paredes interiores do templo e a abóbada da capelamor. Entre 1695-1699, o interia foi totalmente revestido de azulejos com padronagem tapete seiscentistas, azuis, brancos e amarelos. Este enriquecimento cerâmico convertendo o interior num espectáculo barroco de luz e cor. No topo das naves há registos embutidos com o símbolo da eucaristia no arco triunfal e de duas virgens com o menino nos vãos dos arcos colaterais.
No corpo das naves, a estrutura de madeira do telhado está escondida por tectos de tabuado de madeira pintada, de três esteiras na nave central.
O retábulo do altar-mor de talha a imitar mármore é animado por colunas salomónicas alternadas com pilastras. Ao centro abre-se o camarim reservado ao grandioso trono.
Existem duas capelas colaterais, a de Nossa Senhora do Rosário e a de S. José e um altar lateral do lado Evangelho, devotado às almas e que foi enriquecido com um portal em cantaria em 1700, tem um retábulo com S. Miguel. Também do século XVII é o púlpito de cálice, com base em pedra da Arrábida e varandim de madeira com guarnições metálicas.
Em 1 700, o retábulo de origem foi removido e colocado sobre o arcaz da sacristia que foi ampliada para poder receber os painéis, no lugar do retábulo foi colocada a nova tribuna. O novo altar tinha dois pares de colunas salomónicas e respectivas arquivoltas a imitar mármore preto.
O importante retábulo do primitivo altar-mor, composto de cinco painéis maneiristas de autoria do pintor António da Costa, encontra-se na sacristia. Estas representam o Pentecostes ao centro, a Virgem da Anunciação à direita e a Última Ceia à esquerda, o Anjo Gabriel e a Ressurreição. Na sacristia ainda há duas pinturas também em tábua, representando S. Francisco e outro Santo António.
Altar-mor
Na mesma altura a capela beneficiou duma porta principal nova, almofadada com a data gravada, mais tarde a porta seria substituída mas ficando só a pregaria e a tábua superior com a data mencionada. Está sobrepujada por um bloco de pedra o qual foi desbastado de forma a deixar em relevo uma concha-vieira possivelmente indicativo de que passavam peregrinos para Óbidos, Caldas da Rainha ou até Santiago de Compostela.
Em 1747 a torre sineira foi inaugurada com os seus sinos. O sino maior partiu-se sendo substituído por outro mais pequeno e menos barulhento.
Em 1773 foram assentes os balustres e cancelas que separaram os alteres do corpo da capela. No mesmo ano, pouco depois, dois confessionários foram instalados, logo a seguir o pavimento que era coberto de lajes sepulcrais numeradas foi assoalhado mantendo os números correspondentes gravados nas tábuas.
Junto à porta lateral, existe na parede interior uma pia de água benta, em pedra lavrada e que é a única no concelho e que tem a inscrição “IHVS” que traduz Jesus em Grego.
Possuí várias esculturas em madeira como um São Sebastião e uma Pietá do século XVIII policroma do séc. XVI. No interior existe um espólio com grande valor cultural, com pinturas sobre madeira da época 1600, como esculturas de Santos dos séculos XVI e XVITI. É de referir a iluminação interior natural, permitida pelo janelão e pelos óculos rasgados na fachada principal, bem como por três janelas de moldura rectangular, abertas na fachada sul.
A igreja é de concepção considerada simples e de construção pouca dispendiosa. É particularmente significativo o papel que teve na difusão precoce do classicismo renascentista em Portugal.
