El convento se edifica sobre un terreno que era propiedad de la Colegiata de Santa María de Valladolid y que fue donado por el obispo Roberto de Moya al agustino Juan de Alarcón en 1431. Ese mismo año en abril había regresado a España después de un viaje a Italia en el que buscaba introducir en España la reforma que se ya se había producido en los monasterios italianos.

En 1434 y habilitado Juan de Alarcón por el papa Inocencio IV, erige en las mismas tierras recibidas en donación, un eremitorio que terminó designándose con el nombre de Convento de los Santos. Desde pronto el convento contó con el favor real, y así recibió privilegios tanto de Juan II, cómo de Carlos I, el cual mediante una ejecutoria, hace vecinos de Villanubla a los frailes, lo que les otorga derecho a usar tierras comunes.

Desde su fundación el convento se expandió mediante trueques, compras, donaciones etc...En 1459 se ordenó poner Estudio con Lector de Gramática. En 1808 los frailes han abandonar el convento que usan el Ejército Francés como cuartel en La Guerra de la Independencia. En 1835 es finalmente cerrado debido a la aplicación de los decretos de excalustración de Mendizábal.