Fondata nel 1281, fu costruita, col convento contiguo, dal 1283 al 1316 (nel 1300-1301 sotto la direzione di fra Mazzetto). Per un certo periodo, all'inizio del Cinquecento, qui visse Fra Bartolomeo.
I finestroni gotici furono tamponati dopo l'incendio del 1647, causato da un fulmine, che portò alla ristrutturazione dell'interno in un'ariosa veste seicentesca mantenendo il "guscio" gotico, su progetto di Baccio del Bianco completato da Pier Francesco Silvani (1648-1652).
La chiesa di San Domenico di Prato si trova in piazza San Domenico. Costituisce un interessante esempio di chiesa "mendicante", dove l'austerità dell'architettura è temperata sia da elementi strutturali, come la torre campanaria, sia da motivi decorativi, come gli archi bicromi degli avelli e i riquadri geometrici della facciata.
La facciata, incompleta come rivestimento, è ritmata da semipilastri, e presenta un'originale bicromia di pietra alberese e serpentino - quest'ultimo sottolinea la parte strutturale, bordando i pilastri, e divide geometricamente gli spazi -; il grande occhio che vi si apriva è sostituito da uno ellittico, più piccolo.
I fianchi adottano il mattone, forse su influsso senese, nelle paraste e negli archetti pensili del sottogronda, mentre nel paramento in alberese si aprivano eleganti bifore, ora tamponate (le finestre circolari sono invece secentesche). Una serie di arche sepolcrali ornano la base, interrotte da un bel portale del primo Trecento, vicino ai modi di Giovanni Pisano.
Dalla zona posteriore, cuspidata, emerge il bel campanile in laterizi, completato nel 1314, con i due ordini superiori forati da bifore ogivali e trifore su colonnini.