Estos terrenos eran parte de la estancia jesuítica San Miguel del Carcarañal. Luego de que los jesuitas fueran expulsados en 1767, la orden franciscana obtuvo esta propiedad en 1780. Dado el estado de deterioro del casco original, los religiosos franciscanos decidieron construir un convento en el paraje de San Lorenzo, conocido desde el siglo XVII por existir allí una bajada al río Paraná. El traslado al nuevo lugar ocurrió en mayo de 1796.
El convento, por distintos motivos, no se terminó hasta mediados del siglo XIX, en tanto muchos de los trabajos de equipamiento datan de la primera década de este siglo. Ello hace difícil precisar características únicas para el conjunto, que actualmente se compone del convento y la iglesia, el Colegio Seráfico (seminario de la Orden), el de Nuestra Señora de la Misericordia y el Colegio San Carlos. Formalmente se reconocen elementos tradicionales de la arquitectura colonial, como austeridad y sobriedad, junto a otros propios del estilo neoclásico francés de finales del siglo XVIII, representados en la iglesia y el Colegio San Carlos. Entre los profesionales que intervinieron se mencionan el escultor Isidro Lorea, el maestro Juan Baustista Segismundo, José Pujol, el maestro Juan Gollán y el arquitecto estadounidense Timoteo Guillón.
Las distintas salas del convento muestran testimonios de un hecho histórico que ocurrió en sus inmediaciones, la Batalla de Sal Lorenzo. En el Convento de San Carlos hay diversas dependencias dedicadas a conmemorar este acontecimiento:

En esta celda se alojó el coronel San Martín. Otras salas importantes son las destinadas a Hombres y Hechos, a la Construcción del Convento, a Objetos, a la Botica y a la obra de las Misiones Franciscanas.
El Refectorio era el comedor de los religiosos; en el combate fue utilizado como hospital de sangre: allí murió Juan Bautista Cabral. En otras oportunidades, dicho salón ha sido utilizado por presidentes para firmar acuerdos interprovinciales. Por último está la Celda, donde agonizó el capitán Bermúdez por once días.
Frente al convento se hallan el Monumento a la Batalla de San Lorenzo y el Campo de la Gloria. En la parte posterior, sobre la avenida San Martín, aún crece el pino a cuya sombra el coronel San Martín escribió el parte de la batalla.

El 3 de febrero de 1813 se produjo el bautismo de fuego para los Granaderos a Caballo, formados por el coronel José de San Martín. La flota española, con base en Montevideo, saqueaba constantemente las costas del río Paraná, por lo que el gobierno patriota decidió ponerle fin. Enterado San Martín de que se realizaría un desembarco en San Lorenzo, llegó hasta el lugar con 150 granaderos para combatir a los agresores. Los españoles desembarcaron y subieron la barranca.

Lo que sigue es la narración del historiador y presidente Bartolomé Mitre:"Los enemigos habían avanzado mientras tanto unos 200 metros, en número de 250 hombres. Venían formados en dos columnas paralelas de compañías por mitades, con la bandera desplegada y traían dos piezas de artillería de a 4 al centro y un poco a vanguardia de la columna, marchando a paso redoblado a! son de pífanos y tambores. En aquel instante resonó por primera ver el clarín de guerra de los Granaderos a caballo, que debía hacerse oír más tarde por todos los ámbitos de América. Instantáneamente salieron por derecha e izquierda de las alas del monasterio los dos escuadrones sable en mano y en el aire de carga, tocando a degüello. San Martín llevaba el ataque por la izquierda y el capitán Justo Bermúdez por la derecha. San Martín, que era el que tenía que recorrer la menor distancia, fue el primero que chocó con el enemigo.