Como señala Oslé Muñoz en su obra El convento de las Descalzas, la obra de la actual iglesia se comenzó en el año 1669, desarrollándose en un primer momento rápidamente, gracias a la donación al Convento de la herencia del Obispo don Diego Riquelme de Quirós. El primer director de las obras sería Fray Juan de San Miguel, quien la llegó a iniciar, aunque sus trazas no se creyeron las más idóneas y fueron poco después desmontadas. El nuevo impulso vendrá unido a las donaciones realizadas por diferentes protectores, y sobre todo a la dote de diez mil ducados entregados por Juana Bernarda de la Asunción. Más tarde, don Diego de Olmedo y Ormasa, gobernador de Comayagua en la actual Honduras, llegará a Sanlúcar dando un impulso decisivo a las obras del Convento. De esta forma la iglesia se inauguraba el día doce de octubre de 1675, haciéndose conjunta, esta dedicación de la Iglesia a Santa Teresa, con las celebraciones por la beatificación de San Juan de la Cruz. Para esta celebración, según narra Oslé Muñoz, se levantó un altar de siete pisos "de tal manera que de alto que estaba el Sagrario durante aquellos días no se pudo bajar el Santísimo, debiendo velarlo las religiosas día y noche desde el coro".
Por lo que se refiere a su arquitectura, el convento ocupa casi una manzana de proporciones rectangulares, presentando su entrada por la calle a la que dio nombre el Convento. En la clausura destacan los tres patios a los que complementa el jardín. En el llamado claustro del torno, las galerías se forman con arcos de medio punto, que apean sobre pilares a los que se adosan pilastras. En su centro un sencillo pozo destaca entre los arriates de arbustos y plantas. Manos de monjas cuidan las flores, se notan por su viveza y ricos colores que contrastan con los blancos muros. Entre las dependencias conventuales su austero refectorio con bancos de mampostería y púlpito para las lecturas sobresale junto con los locutorios o las celdas de las hermanas. Muy atractiva resulta la celda de la Santa Madre Santa Teresa, donde casi con una escenografía estudiada, una imagen de tamaño natural de la santa se muestra sentada en actitud de escribir. Se intenta representar la tranquilidad espiritual que rodeó a la madre mientras realizaba sus escritos. Como muestra de estos, el convento guarda, como uno de sus principales tesoros, una carta autógrafa de Santa Teresa de Jesús.
Otras muchas piezas del convento poseen un gran interés, entre ellas el conjunto de la dormición de la Virgen. Realizado en los años finales de la década de 1750 es una obra de indudable belleza por la serenidad que emana del rostro de la Virgen. Pero junto a estas obras, sorprenden la calidad de las pinturas murales, que, realizadas a mediados del siglo XVIII, recorren decoran gran parte de los muros interiores del convento.
Igualmente interesantes son los dos coros, que se abren a la iglesia en la Capilla Mayor y que se cierran por potentes rejas de hierro. En el interior del coro bajo se custodian piezas de gran belleza e interés. En el muro de separación se halla la citada imagen de la dormición, y junto a ella otra serie de esculturas entre las que se puede destacar la imagen del Ecce-Homo, que recuerda las realizadas por los Hermanos García. Entre los lienzos que cuelgan en sus muros, junto a los que recogen la imagen de Santa Teresa, se encuentra un interesante descendimiento de la cruz y sobre todo de gran valor iconográfico es el que representa a San Juan de la Cruz. Este arrodillado, con su Cántico Espiritual abierto a sus pies, conversa con la imagen de Jesús con la Cruz a cuesta que se le aparece en el ángulo superior del cuadro.
Antes de pasar a la iglesia se deben mencionar el tesoro mejor guardado del convento, el manuscrito del Cántico Espiritual de San Juan de la Cruz.
El templo, como ya dijo Guillaumas es "uno de los más preciosos y ricamente adornados de esta ciudad, y sin ser demasiadamente grande tiene toda la capacidad necesaria y corresponde al instituto de su orden". En ella destaca sobremanera el retablo mayor.
En la Capilla Mayor, junto a la reja del coro, se ha situado la cratícula para la comunión de las religiosas. Esta decorada con vivos colores se debe datar en los años finales del siglo XVIII.
Tras dejar a las diez hermanas que forman la actual comunidad dedicadas a sus labores de bordado y costura se sale al exterior de la iglesia donde destacan la sencillez de las portadas del atrio de la iglesia y la del mismo templo. Esta última situada en un lateral repite en mayores proporciones la situada a los pies de la iglesia que se abre al citado atrio. El ingreso se realiza en ambas por un vano de medio punto flanqueado por pilastras con diferentes molduras. En la portada lateral, sobre la cornisa se encuentra una hornacina que se remata con un frontón triangular sobre el que se sitúa el escudo carmelita.