Fu edificata nel 1309 tramite la trasformazione dell'oratorio dove si venerava un'immagine raffigurante la "Madonna tra i Santi Pietro e Paolo", all'accrescere del culto religioso verso la Madonna detta "della rosa" per i fiori che teneva in mano.
L'oratorio fu così intitolato a S.Maria della Rosa e pose la facciata sull'attuale fianco della Chiesa in corrispondenza del portale con gli stipiti ornati di rose uscenti dalla bocca del drago. Nel 1333 un nuovo ampliamento spostò definitivamente l'orientamento dell'oratorio che si appoggiò ad ovest alle mura romane mentre gli altri lati furono archeggiate a tutto sesto. Il fianco destro assunse l'aspetto odierno e preservandosi come un raro esempio dello stile gotico a Lucca. La facciata rimasta incompiuta fu completata alla fine del Quattrocento con un portale che si può legare all'ambiente di Matteo Civitali. L'interno della chiesa è sempre risalente a un intervento quattrocentesco che vede un'articolazione in tre navate su colonne e volte a crociera. Sull'altare maggiore, si conserva la trecentesca Madonna delle Rose, considerata tra le opere pittoriche più prestigiose di Lucca.
La chiesa di S. Maria della Rosa fu frequentata assiduamente negli ultimi anni della sua vita, tra il 1900 e il 1903, da Santa Gemma Galgani, scomparsa a soli 25 anni a causa della tubercolosi . Ogni anno nella chiesa viene ricordata l'11 aprile, giorno dell'anniversario della sua morte, ed è tuttora possibile raccogliersi in preghiera vicino allo scranno originale dove Santa Gemma era solita pregare.
