La costruzione della chiesa, dedicata ai santi Cosma e Damiano, ebbe inizio nel 1593, in concomitanza con l'arrivo dei frati cappuccini a Ozieri intorno al 1591. Questo evento fu reso possibile grazie alla generosa offerta di don Francesco dell’Arca, un influente nobile ozierese, che donò un vasto appezzamento di terreno collinare a sud della città e fornì sostegno finanziario significativo per la realizzazione della struttura religiosa. Il completamento della chiesa, insieme al convento ad essa annesso, avvenne nel 1602.
Successivamente, nel XIX secolo, il convento subì una trasformazione in seguito alle leggi di espropriazione dei beni ecclesiastici, emanate dallo Stato italiano. Nel 1868, fu convertito in un ospedale, ruolo che ancora oggi conserva. La chiesa, invece, fu destinata a cappella dell'ospedale.
L'architettura della chiesa si caratterizza per una facciata imponente in stile manierista. All'interno, la navata centrale presenta una volta a botte, mentre sul lato sinistro sono presenti tre cappelle, la prima delle quali è sormontata da una volta a crociera, mentre le altre due sono dotate di volte a botte. Di particolare rilievo è la cappella dedicata alla Madonna del Rimedio, dove si trova un dipinto del 1953 del pittore ozierese Pietro Tinu, raffigurante i santi Giovanni de Matha e Felice di Valois, fondatori dell'ordine trinitario, di cui la Madonna del Rimedio è patrona. Gli arredi lignei di manifattura cappuccina e una collezione di dipinti risalenti ai secoli XVII e XVIII, tra cui il martirio di Cosma e Damiano, arricchiscono ulteriormente l'ambiente sacro della chiesa.