All’esterno, la chiesa appare molto semplice: La facciata, incassata fra gli ultimi palazzi di via San Martino della Battaglia prima dell’incrocio con corso Zanardelli, è rettangolare, molto stretta e di forte sviluppo verticale. Il perimetro è delimitato da una spessa fascia aggettante, priva di modanature, che corre lungo i lati e a livello della trabeazione. Corona il prospetto un frontone triangolare entro il quale campeggia l’iscrizione JHS. Il portale d’ingresso, abbellito da una semplice cornice modanata, è sovrastato da una formella rettangolare in pietra di Botticino, opera del 1934 dello scultore bresciano Angelo Righetti sormontata a sua volta da un grande finestrone a lunetta.
L’interno della chiesa è preceduto da un vestibolo rettangolare con scalinata, residuo del taglio dell’antica abside e ricavato per collegare il livello interno, più alto, a quello della strada, più basso. Sulle pareti sono murate due lapidi marmoree: la prima allude alla fondazione della chiesa, ricordando l’intervento dei Padri Gesuiti nel restauro novecentesco della facciata, mentre la seconda fa riferimento invece ai Padri Carmelitani che, raccogliendo l’eredità dei Gesuiti, hanno proseguito i lavori di abbellimento per onorare la memoria di Giuseppe Tovini e di Papa Paolo VI, che da giovane sostava qui in preghiera. All’interno, l’ampia aula circolare è caratterizzata dalla coperturaa cupola, e si dilata in corrispondenza dell’altare maggiore e degli altari laterali per assumere una pianta a croce. L’altare maggiore, fra l’altro, sorge oggi in corrispondenza dell’antico ingresso. Le pareti sono decorate da una serie di lesene di ordine corinzio che reggono una trabeazione, sulla quale si imposta la cupola di copertura e le volte a botte che coprono i bracci.
XIII – Il nucleo della chiesa viene costruito nella seconda metà del Duecento dagli Umiliati di Quinzano d’Oglio e, con la chiesa, viene insediato un nuovo monastero di vasta estensione, compreso fra gli attuali corso Zanardelli, via Cavallotti e via Moretto.
1427 – Nel 1427 le autorità comunali edificano in quest’area una struttura ospedaliera che ricalcasse il modello dell’Ospedale Maggiore di Siena e la chiesa di San Luca viene inglobata nel nuovo edificio, dalla quale prende il nome in Ospedale di San Luca
1492 – La chiesa viene interamente ristrutturata per integrarsi anch con la struttura dell’ospedale omonimo.
XVIII – L’architetto Domenico Carboni, interviene modificando parzialmente l’edificio in un intervento di ristrutturazione datato nella seconda metà del XVIII secolo.
1727 – Nel 1727 l’edificio viene radicalmente ricostruito, conferendo alla chiesa una nuova pianta centrale. I lavori terminano nel 1731. Durante i lavori viene anche recuperato un affresco quattrocentesco raffigurante la Vergine con il Bambino, e collocato sul primo altare della chiesa rinnovata.
XIX – All’inizio dell’Ottocento, nell’ambito di alcune operazioni urbanistiche volte a rinnovare e risanare la città, viene aperto l’ultimo tratto dell’attuale via San Martino della Battaglia, creando il grande asse con via Mazzini che attraversa ancora oggi tutto il centro storico in direzione nord-sud: l’abside della chiesa viene tagliata e l’ingresso principale trasferito sulla nuova via aperta, invertendo gli interni della chiesa.
XIX – Viene realizzato nel XIX secolo un organo a canne meccanico dalla ditta Tonoli.
1852 – Intorno alla metà del secolo l’edificio fu chiuso al culto e ceduto alla Società filarmonica cittadina, nel 1852.
1856 – La chiesa fu ceduta al vescovo di Brescia monsignor Girolamo Verzeri, nel 1856, che, nel 1866, ne dispone l’utilizzo come ricovero per i feriti di guerra.
XX – La chiesa viene affidata ai Gesuiti della chiesa di Sant’Alessandro, i quali la danno in gestione ai Carmelitani Scalzi del convento di San Pietro in Oliveto, che tuttora ne hanno la cura per conto della parrocchia di Sant’Alessandro.
1911 – Giuseppe Ronchi, realizza l’apparato decorativo interno della chiesa, soprattutto relativo al presbiterio ed alla cupola.
1934 – Nel 1900, in occasione del Giubileo, la facciata viene ristrutturata dall’ingegnere Poncipè ed interamente ricoperta di marmo di Botticino e mazzano, donandole i caratteri attuali.
1934 – Viene realizzata per la facciata una formella rettangolare in pietra di Botticino raffigurante la Vergine Immacolata, opera del 1934 dello scultore bresciano Angelo Righetti.
1966 – All’interno del vestibolo sono poste due lapidi che ricordano le fasi salienti delle trasformazioni dell’edificio, la dedicazione e la presenza delle spoglie di Guseppe Tovini; la lapide è posta in occasione dei lavori di restauro effettuati nell’anno 1966.
1966 – L’abside viene interamente restaurata.
1998 – Con decreto del 17 dicembre 1998 l’allora vescovo di Brescia monsignor Bruno Foresti eleva la chiesa di San Luca a santuario dedicato al culto del Beato Giuseppe Tovini, le cui spoglie erano state traslate qui dal Cimitero Vantiniano nel 1922.
XXI – Dalla fine degli anni ’80, la chiesa accoglie anche i resti mortali del pedagogista bresciano Vittorino Chizzolini, per il quale è in corso il processo diocesano di canonizzazione.