La fondazione della chiesa di San Francesco risale al 1470, grazie all'iniziativa del beato Bernardino da Feltre e del frate Giacomo Del Rio.
L'edificio conventuale, annesso alla chiesa, fu eretto nella periferia settentrionale dell'odierno nucleo urbano, in una località denominata Su Redu. Si ritiene che già nel 1528 i frati francescani abbandonarono il sito originario di S. Maria del Loreto per trasferirsi nel nuovo e salubre convento presso la chiesa di San Francesco, in prossimità dell'abitato di Ozieri.
Verso il 1591, il monastero fu occupato nuovamente dai frati cappuccini, appena giunti in città, ma nel 1593 gli stessi decisero di spostarsi presso il nuovo convento dei Santi Cosma e Damiano, sito su un colle a sud dell'abitato ozierese e oggi sede dell'ospedale civile. L'antico convento del Loreto, in epoca non precisata, andò presumibilmente distrutto.
Dal punto di vista architettonico, la chiesa di San Francesco è nota per il suo retablo omonimo, realizzato da un pittore cinquecentesco noto come "Maestro di Ozieri" e attualmente conservato nel Museo Diocesano. La facciata principale, probabilmente rimaneggiata nel XVI secolo, presenta un portale sovrastato da una centina con cornice modanata, un oculo strombato e un doppio spiovente culminante con una croce in pietra.
Di particolare interesse sono due formelle scolpite a bassorilievo, murate nelle pareti, raffiguranti lo stemma del Ducato del Monte Acuto e dei feudatari spagnoli della famiglia dei Centelles, e uno stemma nobiliare ancora non identificato.
All'interno, l'architettura si caratterizza per uno stile gotico-aragonese, con la navata divisa in due campate da archi ogivali, sorretti da colonne, che sostengono la copertura lignea. Il presbiterio, con volta a crociera, è rialzato rispetto alla navata e preceduto da un arco trionfale decorato con bassorilievi raffiguranti figure geometriche ed angeli. Una formella lapidea, raffigurante un angelo che suona il liuto, è murata all'interno del presbiterio.