Legata alla Confraternita del Santo Sudario, fondata in Torino nel 1598, la chiesa rappresenta la seconda sede della medesima, in un lotto dell’isolato di Sant’Isidoro, donatole da Vittorio Amedeo II nel 1728 per la realizzazione in un ospedale dedicato ai malati di mente, cui la medesima prodigava la propria assistenza. Qualche anno dopo (1732) si procede all’acquisto di un altro lotto per la realizzazione di una cappella di servizio all’ospedale, compiuta di fatto tra il 1734 e il 1764. Soppressa nel 1801 la confraternita, la chiesa è riaperta nel 1821 e in parte ridecorata da Angelo Reycent. La chiesa, piccolo gioiello del rococò piemontese, è visitabile solo su appuntamento, ma conserva notevoli opere d’arte: nell’interno, a navata unica, nella volta l’affresco raffigura la "Trasfigurazione", opera di Antonio Michele Milocco, come la pala d’altare. Nella cripta è allestito il Museo della Sindone.