Еще с 13 века появились так называемые регулярные каноники покаяния. В Польше они обосновались в Кракове, при монастыре Святого Марка и их называли "марками", а в Литве, исходя из того, что они почитали монашеский устав Августина Блаженного, они были названы августинцами. Регулярные каноники отличались еще и своими одеяниями: они носили всегда белую одежду.
В 1644 году Орден Регулярных каноников покаяния построил для своего братства монастырь и деревянный храм - костёл Святого Варфоломея. Уже через несколько лет в 1655 году при русском нашествии под командованием царя Алексея Михайловича костёл и монастырь были сожжены. В 1664 году на этом месте была возведена каменная часовня, и костёл, который постигла в скором времени та же участь – он тоже сгорел.
В 1778 году архитектор Мартин Кнакфус, работающий в стиле классицизма, разработал новый проект. Согласно этому проекту храм был реконструирован. В 1794 году на территории Речи Посполитой, в состав которой входила тогда Литва, произошло массовое восстание. Оно оказалось разрушительным для многих зданий и конструкций. Не избежал участи разрушения и костёл Святого Варфоломея.
Позже, в 1823—1824 годах, отец Августин Стодольник, совместно с архитектором Каролем Подчашинским, который подготовил проект генеральной реконструкции, храм был вновь реконструирован. Архитектурный стиль нового храма вызывает некоторые споры у исследователей. Так, например, знаменитый польский архитектор Юлиуш Клосс, определяет его как наивный классицизм, а литовский искусствовед и художник Владас Дрема утверждает, что строение относится к эклектичному стилю.
Вследствие восстания 1831 года в стране производились массовые упразднения монастырей белых августинцев. Монахи из упраздненных монастырей, а также руководство ордена переехали в зареченский монастырь. Но в 1845 году русские власти упразднили и этот монастырь. Монахам пришлось искать приют в монастырях других орденов. Священник Балтромей Поплавский стал последним приходским священником Ордена регулярных каноников покаяния. Когда он умер, в костёле обосновались бернардинцы, создав здесь бернардинский монастырь, который тоже был упразднен после восстания 1864 года.
В 1881 году была вновь построена колокольня. Именно таким костёл можно увидеть и в наши дни. Сегодня это костёл римско-католического вероисповедания, названный в честь Святого апостола Варфоломея, четвертого апостола Иисуса. Армянская церковь считает апостола Варфоломея своим основателем.
Незадолго до Второй мировой войны в Вильнюсе появились монахи редемптористы. Они не получали костёл Святого Варфоломея в свое пользование, но имели право проводить здесь свои молебны. В 1949 году советские власти закрыли храм. Три из пяти деревянных барочных алтарей костёла были перевезены в костёл Святого Михаила Архангела. До сих пор неизвестно что случилось с двумя другими. Костёл был отдан скульпторам под мастерские. В 1997 году костёл был возвращен вильнюсской общине белорусских католиков.
Внешне костёл смотрится строго, как и подобает строениям классицизма. Здание имеет удлиненную форму. В передней его части, как бы продолжением треугольного фронтона над парадным входом, возвышается единственная башня, с темно-коричневым, почти черным квадратным куполом. Единственным украшением фасада являются статуи, расположенные в нишах переднего фасада, по обеим сторонам от прямоугольного окна над входом. На треугольном фронтоне, в проеме горизонтального арочного окна установлена статуя распятого Иисуса. Первый ярус башни отличается от остальной конструкции слегка изогнутыми формами арочных окон и боковых передних стен.
