L'antica parrocchiale dell'apostolo San Barnaba, sorta poco dopo il Mille, venne affidata nel 1588 ai Padri Minimi di San Francesco di Paola, detti Parlotti, grazie all'appoggio della Casa d'Este, particolarmente devota a questo santo. Nel 1660 i Minimi intrapresero la ricostruzione del tempio, voltandone l'orientamento in modo che la facciata potesse essere vista dall'importante corso Canalchiaro. La facciata, completata intorno il 1760, è divisa in due ordini ciascuno dei quali ornati da due statue, poste nel 1777, del veronese Diomiro Cignaroli: nell'inferiore Sant'Agostino a destra e San Francesco di Paola a sinistra, nel superiore San Michele Arcangelo a destra e San Barnaba a sinistra; sul timpano del portale, le allegorie della Fede e della Speranza, mentre al centro del timpano si vede lo scudo raggiato con la scritta "CHARITAS" distintivo di San Francesco di Paola, che secondo la tradizione lo avrebbe ricevuto dall'arcangelo San Michele.

L'unica navata, con presbiterio a fondo piatto, presenta su entrambi i lati tre cappelle con altari e ancone in marmi policromi. Gli affreschi della volta, iniziati nel 1699, sono opera del bolognese Jacopo Antonio Mannini per le parti ornamentali e del modenese Sigismondo Caula, seguace di Jean Boulanger, per le parti figurate che rappresentano allegorie. Nella lunetta del presbiterio, dipinto nel 1838 da Luigi Manzini e Camillo Crespolani, è rappresentato San Francesco di Paola entro medaglione sorretto da due angeli.

Gioiello d'arte barocca, dalla completa ricostruzione della seconda metà del Seicento la chiesa si è andata arricchendo di importanti opere, dovute anche  al progressivo e costante arricchimento degli interni, grazie al coinvolgimento della famiglia estense, e all'opera di Luigi Roncati, oblato dei Padri Minimi e sagrestano della chiesa dal 1741. Si segnalano in particolare nella terza cappella a destra una Crocifissione di Francesco Vellani, importante autore modenese qui attivo sulla metà del Settecento; dello stesso Vellani la tela dietro l'altar maggiore con San Barnaba che predica alla folla, del 1752: di sontuoso effetto scenografico è l'apparato in scagliola di Giuseppe Casalgrandi, con a lato i due Angeli in stucco di Giuseppe Ansaloni; entrambi i plasticatori furono operosi anche nei settecenteschi cantieri ducali.

Sul lato sinistro, il terzo altare dall'ingresso, con la tela di primo Seicento di Pier Paolo dell'Abate, Martirio di San Bartolomeo, possiede una bellissima ancona, o cornice architettonica, del 1675 di Tommaso Loraghi, erede di Bartolomeo Avanzini e suo successore alla direzione dei cantieri estensi; la cappella di mezzo, sempre con ancona di Loraghi, era di patrocinio ducale in quanto dedicata a San Francesco di Paola, con quadro seicentesco di scuola romana raffigurante il santo donato dal cardinale Rinaldo d'Este.

Accanto alla chiesa sorge l'antico convento dei Minimi di San Francesco di Paola, fondato nel 1588, anno dello stabilirsi a Modena di quest'ordine religioso, con facciata della metà del Settecento. Sotto al portico è murata una lapide che copriva il sepolcro comune della parrocchia, che ricorda i morti nella peste del 1630.