I lavori di ristrutturazione dell'antica chiesa Preposturale di San Barnaba in Brovo, primo edificio religioso dell’Ordine dei Barnabiti, iniziarono nel 1545 su indicazioni di padre Morigia e terminarono l’1 novembre 1546 con la successiva consacrazione della chiesa restaurata.
La Chiesa si rivelò da subito troppo piccola e Galeazzo Alessi fu incaricato di progettarne la ristrutturazione e l’ampliamento.
Nel disegno dell'Alessi, la pianta della Chiesa si sviluppava longitudinalmente articolata in tre spazi ben definiti: una grande navata, presbiterio e coro. La grande navata presenta pilastri corinzi inglobati nella parete, che fanno da ingresso a tre cappelle per lato. La copertura è una volta a botte.
Il presbiterio ha una singolare volta a padiglione su base rettangolare che si dispone trasversalmente rispetto all'asse della chiesa.
Il coro, che può accogliere 60 stalli, è articolato in uno spazio quadrato coperto da una volta a crociera raccordata alla semicupola che conclude l'abside.
I lavori cominciarono dalla parte del coro e del presbiterio e la chiesa fu finita e completata nelle decorazioni interne nel 1568, quando San Carlo Borromeo venne a celebrare la prima messa sull’altare maggiore che egli stesso aveva donato.
Alla fine del 2010 è stato completato il restauro dell'intera facciata. Il lavoro ha rinnovato la bellezza della chiesa restituendo all’attenzione dei milanesi anche la porta di ingresso al tempio pensata e realizzata nel 1965 dallo scultore milanese Giovanni Maria Stoppani.
Vi è conservato il corpo del fondatore dei Barnabiti, Sant'Antonio Maria Zaccaria.
All'interno della chiesa è presente un altare dedicato al santo milanese Alessandro Sauli, giovane nobile della famiglia genovese Spinola che si consacrò giovanissimo, seppur paggio di corte di Carlo V, ad una vita di obbedienza e rigore. Ordinato sacerdote, divenne maestro e formatore di barnabiti.La chiesa di S. Barnaba conserva alcuni dipinti che documentano lo stile della pittura milanese della seconda metà del 1500, l'età di Carlo Borromeo: le due grandi tele che Gian Giacomo Trivulzio commissiona a Simone Peterzano nel 1573 per il presbiterio della chiesa, due episodi della vita dei santi Paolo e Barnaba, tratti dagli Atti degli Apostoli e raramente raffigurati.
Giovan Paolo Lomazzo sceglie invece una soluzione arcaizzante, quasi neoquattrocentesca, per il San Francesco che riceve le stigmate, con i santi Bartolomeo e Bernardino da Siena.
Ai lati dell'altare maggiore si segnalano le due grandi tele con Storie dei Santi Paolo e Barnaba, prima opera di Simone Peterzano a Milano (1572-1573).