La chiesa con annesso convento è uno dei fulcri del sistema delle olmate volute da Giuliano Cesarini intorno all'anno 1643.
Il complesso venne realizzato grazie alla volontà dei Genzanesi e all'intervento del medesimo duca, che favorì il trasferimento dei frati dal precedente scomodo convento che possedevano sulle pendici del lago di Nemi, con la prospettiva di realizzare un determinante nodo nella triangolazione delle strade olmate.
Il progetto fu affidato a Fra Michele da Bergamo, Cappuccino Fabriciere – a quei tempi al servizio del pontefice Urbano VIII – che in precedenza aveva ideato la chiesa e il convento dei Cappuccini ad Albano (1619), come pure il Santuario di Galloro, nel territorio di Ariccia (1624).
I lavori terminarono nel corso del 1641, anno in cui morì anche il "fabriciere" cappuccino e il 17 maggio 1643 con una solenne cerimonia il cardinale Alessandro Cesarini consacrava la chiesa a San Francesco d'Assisi.
Il semplice edificio monastico è caratterizzato dall'essenziale facciata timpanata, con oculo finestrato al centro, portale timpanato di peperino in rilievo rispetto alla superficie, e finestra rettangolare centrale, (questi ultimi, però, non sono quelli originali, essendo stati danneggiati durante l'ultima guerra).
I caratteri architettonici sono in linea con le indicazioni tipiche dell'Ordine religioso che prescriveva organismi semplici, con decorazioni non ridondanti ed interni sobri e ben illuminati, dove poter accordare la necessaria attenzione alla predicazione ed alla funzione religiosa.
L'interno ha un'aula coperta con volta a botte, due cappelle per lato e altare maggiore su presbiterio rialzato di tre scalini.
Qui, la memoria della famiglia Cesarini è presente con i piccoli dipinti ad olio su tela raffiguranti il duca Giuliano III, il fratello Filippo ed anche Gaetano (primogenito figlio di Livia Cesarini e di Federico Sforza); le solenni sembianze della duchessa Livia sono rappresentate dal bel busto in marmo fatto scolpire nel 1851 da Lorenzo Sforza Cesarini. Nella prima cappella a sinistra, infine, la lapide con busto di Camillo Iacobini opera dello scultore Pietro Tenerani.
Nel convento, cui si accede alla destra della chiesa ed oggi tenuto dalle Piccole Suore dell'Assunzione, è interessante il piccolo chiostro con pilastri in semplici conci squadrati di peperino sovrapposti, probabilmente di recupero da edifici di epoca romana, che offre al visitatore un'incantevole atmosfera di semplicità e raccoglimento.
