La chiesa e il convento di S. Chiara hanno origini molto antiche. Il complesso originale era situato fuori le mura, in una località chiamata "Cellavecchia". Fu poi riedificato entro la città e affidato ai Padri Minori Conventuali. Nel 1562 fu restaurato ed ampliato dall'arciprete vadese Cristoforo del Monte; il vescovo Agostini Zamperoli si fece carico degli interventi di restauro dopo il rovinoso terremoto del 1781. Soppresso da Napoleone I nel Governo Italico (1809), il convento fu reintegrato nel 1814.

Il complesso si affaccia lungo la via principale di S. Angelo in Vado (oggi Corso Garibaldi), che fino al 1879, più piccola ma molto frequentata, era intitolata a Santa Chiara. Il bellissimo portale in legno lavorato è dei primi del Settecento.
Nella parte alta ci sono due stemmi, uno dei quali, raffigurante un braccio che sostiene un Ostensorio (arredo sacro che serve a esporre l'Eucarestia all'adorazione dei fedeli), si riferisce ad un episodio della vita di Santa Chiara; con la sua devozione eucaristica, la Santa avrebbe allontanato da Assisi i Saraceni che nel 1241 assediavano la città.

Nell'interno, a navata unica, sono degni di menzione alcuni frammenti di maiolica bianca invetriata di Luca della Robbia, il capostipite della prestigiosa famiglia di scultori e ceramisti fiorentini del XV secolo: sono rappresentati nell'altare di sinistra Gesù deposto dalla croce, Eterno Padre ed Angeli, figure laterali e festoni, e una colomba. Sull'altare di destra è la tela rappresentante il Martirio di S. Agata, opera del pittore pesarese di derivazione zuccaresca Giovan Giacomo Pandolfi, firmata e datata 1616. Sull'altare di fronte trova posto la tela rappresentante Santa Chiara di Napoleone Geri, datato 1604. Occupa la volta della chiesa una serie di affreschi con episodi relativi alla vita di Santa Chiara: Santa Chiara allontana i Saraceni da Assisi, Incontro con S. Francesco, Glorificazione di Chiara (al centro) ed altre scene ai lati e negli spigoli.