La chiesa, sulla via Emilia, di fronte allo sbocco di corso Duomo, fu eretta a partire dal 1634 su committenza della Comunità di Modena, quale ex voto alla Madonna della Ghiara, detta di Reggio - il santuario più importante del Ducato estense - per la cessazione della peste del 1630, l'epidemia ricordata anche da Alessandro Manzoni ne I promessi Sposi che aveva falcidiato molte migliaia di modenesi.

Incaricato del progetto fu l'architetto comunale Cristoforo Malagola detto il Galaverna, personalità di spicco nella cultura del barocco estense, in seguito collaboratore del celebre ingegnere ducale Gaspare Vigarani. Malagola riprese per il nuovo tempio la pianta della chiesa di San Salvatore a Bologna, opera del lombardo Giovanni Ambrogio Magenta: un'unica navata con le due cappelle laterali mediane più larghe, in modo che si crei una tensione fra lo sviluppo longitudinale dell'aula e questo allargamento.

La struttura a croce latina innalza poi, sull'incrocio dei bracci, la grande e luminosa cupola eretta nel 1638, unica cupola antica visibile nel panorama della città. La bella facciata sulla via Emilia, in posizione di grande visibilità, rammenta il prospetto del santuario reggiano della Ghiara, su due ordini con timpano triangolare, mostra nelle decorazioni grande profusione di marmi che spiccano sul paramento in laterizio.

Nell'interno, da destra, sulla controfacciata, l'ovale con i Santi Geminiano, Omobono e Contardo, protettori di Modena, dipinto da Francesco Stringa, pittore della corte estense, nel 1699; sul primo altare, la Madonna col Bambino e Sant'Antonio da Padova ancora di Stringa; segue la splendida cappella del Crocefisso, commissionata dal ricco mercante Cesare Bassoli per suo sepolcreto nel 1692 su disegno di Sigismondo Caula, con apparato statuario di Andrea Baratta, scultore al servizio degli Este, e pala della Crocefissione dipinta da Ludovico Lana, verso la metà del '600; nell'ultima cappella, Santa Filomena portata in cielo dagli angeli, opera di Adeodato Malatesta degli anni trenta dell'Ottocento.

Nell'abside, al centro, l'Assunzione di Jacopino Consetti, dipinto di fine '600; alle pareti, si segnalano le tale più ampie con la Morte di San Giuseppe e la Morte della Vergine, suggestive opere di Francesco Stringa.

Tornando all'ingresso, a sinistra: nella prima cappella già dell'Unione dei Musicisti, Santa Cecilia, opera di metà Ottocento di Antonio Simonazzi, allievo di Malatesta.

Segue la grande cappella votiva fatta erigere dalla Comunità per la cessazione della peste, con l'imponente pala d'altare, capolavoro di Ludovico Lana del 1634, della Madonna della Ghiara con San Geminiano, patrono di Modena che indica il modelletto della città, e dietro Sant'Omobono - nella cui festività cessarono le morti per peste -, e a destra San Rocco e San Sebastiano protettori dalle epidemie; in basso, scene della peste. Nella cappella successiva, la Presentazione di Gesù al tempio di Antonio Giarola, con ritratto in primo piano il canonico Manzoli che la commissionò nel 1636.