Während des Zweiten Weltkrieges wurden sowohl die Kirche als auch die anderen zum Orden gehörenden Gebäude unter anderem durch Bombentreffer stark beschädigt. Das Dach und das Gewölbe sowie die Innenausstattung der Kirche wurden völlig zerstört. Von der einst reichen barocken und historischen Ausstattung blieb nur das Stuckrelief am Triumphbogen weitgehend unbeschadet erhalten. 2003 erhielt die Ursulinenkirche den barocken, 1703 geschaffenen Hochaltar der kriegszerstörten Altstadt-Pfarre St. Kolumba.

Bänke und Kanzel sind aus der niedergelegten Bonner Stiftskirche Johannes Baptist und Petrus. Die Ursulinenkirche gilt als bedeutendste Leistung der Architektur in Köln im 18. Jahrhundert, die im venezianischen Stil erbaut wurde.