L'église des Jacobins a été élevée dans le dernier quart du XIIIe siècle (le choeur est terminé en 1292). De formes lourdes et imposantes, elle est longue de 72,50 m, large de 19,62 m, et divisée en deux nefs par une rangée de 7 longues colonnes de 4 m de circonférence, sur lesquelles viennent s'appuyer les nervures des voûtes d'ogive qui s'élèvent à 29 m de hauteur; l'effet est saisissant. La nef se termine par un chevet pentagonal dans lequel on peut observer le célèbre "palmier". Sur le côté nord de l'église, s'élève un grand clocher octogonal. La brique est le matériau dominant de cette église-phare de l'ordre monastique des Frères prêcheurs fondé à Toulouse par saint Dominique au début du XIIIè siècle.

L'église n'était qu'un des éléments de l'ensemble conventuel dont il reste également deux des côtés du cloître (terminé en 1310) et un vaste réfectoire à voûte de bois très élevée, la salle capitulaire et une chapelle décorée de fresques. Les restes de saint Thomas d'Aquin y furent déposés en 1369 (plus d'un siècle après sa mort), furent un temps placés à Saint-Sernin avant de retourner aux Jacobins en 1974.