Secondo la tradizione, il luogo in cui la chiesa fu eretta era stato scelto dallo stesso San Francesco nel 1219 anno in cui era ad Ancona per imbarcarsi per l'Egitto; il suo viaggio era motivato dalla volontà di portare una parola di pace in una terra funestata dalle lotte tra Cristiani e Musulmani. La denominazione "Ad Alto" sarebbe quindi tratta dalle parole stesse del santo di Assisi, che le pronunciò mentre si trovava sulle banchine del porto, indicando il colle Astagno come luogo in cui erigere il primo convento francescano di Ancona.
La chiesa e il convento vennero ampliati tra il 1422 ed il 1425 per opera del beato Gabriele Ferretti che fu ivi sepolto nel 1456. La famiglia in tale occasione fece realizzare a Carlo Crivelli il dipinto "Beato Gabriele Ferretti in estasi" che oggi si trova presso la National Gallery di Londra. Per la medesima chiesa l'artista dipinse un altro capolavoro "La Madonna col Bambino" oggi ospitato presso la Pinacoteca Civica di Ancona.
Un'altra importante opera, l'Apparizione della Vergine di Tiziano, arricchì la Chiesa nel 1520 per volontà del mercante raguseo Luigi Gozzi che era stato ben accolto dalla città. Oggi essa si trova presso la Pinacoteca Civica Francesco Podesti di Ancona ed è un capolavoro dell'artista cadorino oltre che la sua prima opera firmata.
A seguito dell'Unità d'Italia la chiesa venne demanializzata e secolarizzata. Gli arredi, le sculture e i dipinti vennero dispersi in vari luoghi della città.
Attualmente il complesso francescano è sede del distretto militare.