L'origine della chiesa potrebbe essere duecentesca o addirittura precedente, legata al culto della santa Maria Maddalena. Era la prima parrocchiale di Senigallia con annesso un ospedale. Anticamente era dedicata a san Gregorio ed era posta leggermente dislocata dal centro urbano lungo la strada verso porta Sant'Angelo, probabilmente inserita in un piccolo borgo. L'edificio fu menzionato la prima volta nel 1270, in un documento che cita Maria Maddalena con san Paolino, quali patroni della località, mentre la zona cimiteriale, intorno all'edificio, è indicata nel 1334. Che l'edificio si trovasse posizionato fuori dalla città di Senigallia lo si evince dal documento che cita la chiesa come circondata da una corte, probabile cimitero, posta vicino al fiume Nevola e a una via pubblica. Il prato che circondava la chiesa le riporta il nome, e conferma la lontananza del centro abitato, ma sicuramente è la parte che accoglieva l'antica fiera. La chiesa e i suoi cappellani sono citati in molti documenti, tra cui nel 1471 da un priore di nome Lorenzo Durantino, probabilmente dei frati minori conventuali, come indicherebbero fonti d'archivio ivi conservate. Mentre nel XV secolo è indicato un eremita quale rettore dell'ospedale. La devozione e l'attenzione a questa chiesa da parte dei fedeli ha dato origine alla Fiera della Maddalena. Come molti sono i lasciti che i fedeli devolvevano a favore della chiesa. L'antico edificio gravemente danneggiato, conseguenza all'alluvione del 27 novembre 1472, nel 1480 fu completamente demolito e ricostruito per volontà di Giovanni Della Rovere, che, alla sua morte fu inumato nella chiesa il 6 novembre 1501. Nel 1491 papa Innocenzo VIII adempiendo a una richiesta del cardinale Marco Vigerio della Rovere concesse la gestione della chiesa ai francescani che dal 1493 gestirono anche l'operale fino al Settecento. La chiesa e il convento vengono indicati nel suburbio cittadino nel 1591 e gestita dai frati francescani conventuali, e nel 1746 indicata fuori dalle mura cittadine costruite dal duca Guidobaldo II della Rovere. La chiesa fu nuovamente riedificata nel 1751, periodo in cui tutti gli edifici religiosi furono abbelliti grazie alla concessione di papa Benedetto XIV. Il convento divenne sede dell'ospedale cittadino negli anni dal 1808 al 1930. La chiesa nell'Ottocento ha avuto uno stretto legame con la famiglia Mastai Ferretti di papa Pio IX.