Kościół położony jest na placu pomiędzy ulicami Kiełbaśniczą, Odrzańską, św. Mikołaja i św. Elżbiety. Pierwszy w tym miejscu kościół, początkowo pod wezwaniem św. Wawrzyńca, ceglano-kamienny w stylu romańskim, powstał prawdopodobnie jeszcze na początku XIII w., a w 1253 przekazany został przez Henryka III krzyżowcom z czerwoną gwiazdą jako kościół klasztorny.
Obecny trójnawowy bazylikowy kościół ufundowany przez Bolesława III powstał od początku XIV wieku w stylu gotyku redukcyjnego. W latach 1309-1318 wzniesiono zachodnie przęsło naw, w 1340 ukończona była nawa, w 1384 kaplica pw. Najświętszej Marii Panny (budowniczy Otto z Nysy), a w 1387 prezbiterium. Służył jako kościół farny wrocławskiego patrycjatu i wyrażał jego ambicje, konkurując wielkością z biskupią katedrą św. Jana. Łęki przyporowe odprowadzające siły ze sklepień nawy głównej umieszczone są nisko, pod dachami naw bocznych, w systemie krakowskim. Same nawy nakryte są prostymi sklepieniami krzyżowymi. Nawa główna ma wysokość 29,7 m. Prezbiterium kościoła wydzielone jest jedynie we wnętrzu wydatnymi gurtami, nie wyodrębnia się w bryle i jest zamknięte trójbocznie. Nawy boczne przedłużone są do końca prezbiterium i zakończone są analogicznie do niego, nie tworząc zamkniętego ambitu. Bryła kościoła ma długość 68,2 m i szerokość 34,47 m. Ukończona w połowie XV w. przylegająca do kościoła od południa masywna, pozbawiona przypór i akcentowana lizenami i blendami wieża osiągnęła wraz z hełmem wysokość 130,5 m, będąc najwyższą wieżą na Śląsku i lokując się w czołówce najwyższych budowli ówczesnego świata. Wokół kościoła istniał cmentarz, otoczony przez wieniec maleńkich domków księży-altarystów (opiekunów ołtarzy), które potęgowały wrażenie wielkości kościoła. Kruchty powstały po stronie południowej i północnej, główny portal prowadzi do przyziemia wieży. Stosunkowo nieefektowna elewacja zachodnia nie posiada portalu i ze względu na przylegającą do niej ulicę położona jest ukośnie w stosunku do osi kościoła.
6 kwietnia 1525 kościół św. Elżbiety stał się pierwszym ze śląskich kościołów, który przejęli ewangelicy. W 1529 w czasie wichury zawalił się drewniany hełm wieży. Wieżę odbudowano w latach 1531-1535 ze znacznie mniejszym hełmem renesansowym o formie istniejącej do dziś. W 1598 podczas remontu dachu położono angobowaną dachówkę mnich-mniszka, tworzącą wzór czerwonej-zielonej szachownicy (analogiczne wzory istniały wówczas na dachach Ratusza oraz Fary Marii Magdaleny. W 1649 zawaliła się część więźby dachowej. Kolejny raz poważnych zniszczeń kościół doznał w czasie oblężenia miasta przez wojska napoleońskie w latach 1806/1807, gdy uszkodzony został hełm na wieży oraz dach. W latach 1856-1857 prowadzono renowację kościoła, lecz w czasie prac zawaliła się zewnętrzna ściana nawy południowej, a wraz z nią część sklepie - po odbudowie i wzmocnieniach konstrukcji kościół ponownie konsekrowano 19 listopada 1858. W kościele z biegiem czasu powstało bogate wyposażenie fundowane przez zamożnych mieszczan, a także liczne epitafia (w sumie około 370). W 1750-1761 Michael i Benjamin Engler, a następnie Gottlieb Ziegler zbudowali w kościele wielkie organy, po kilku remontach i przebudowach (ostatnia w 1939-1941) posiadające 91 głosów (zniszczone w pożarze w 1976).
W końcu XIX w. dla zwiększenia przepustowości ulic wyburzono większość domków altarystów, pozostawiając tylko cztery, zaś w początku XX wieku zburzono jeszcze jeden. Dwa domki, połączone bramką i zwane Jaś i Małgosia pozostały, mimo planów nowej regulacji ulic.