El edificio se encuentra dentro del trazado de las murallas históricas de la ciudad, donde en el pasado estaba la Porta Castello.
Los monjes de la Orden de los Dominicos, ya presentes en Sassari a finales del siglo XVI en el convento extramuros adjunto a la iglesia de San Sebastiano, compraron en 1632 un grupo de casas en el plà del Castell, dentro y cerca de las murallas de la ciudad, donde a partir de 1635 emprendieron la construcción del nuevo convento y la iglesia del Rosario. En 1656, con la entrega de la iglesia a la Cofradía del Rosario, se iniciaron las obras de ampliación, que implicaron una reconstrucción casi total del edificio, finalizada a finales de siglo. La fachada no fue construida hasta 1759 por el maestro sassari Gavino Pirinu.
El diseño es la estructura habitual de las iglesias municipales construidas entre los siglos XVII y XVIII, con una sala de una sola bahía dividida en tres tramos, en los que se abren tres capillas a cada lado y el ábside con una base cuadrangular. Los tramos están divididos por pares de pilastras poco espaciadas, entre las cuales, en una sucesión ternaria de arriba a abajo, hay una puerta cuadrangular, un nicho curvo y una ventana ciega cuadrada con un marco elevado. En el marco alto moldeado, que también continúa hasta la capilla del ábside, adornado con dentículos y un friso de triglifos, la bóveda de cañón está salpicada por los dobles arcos transversales, que se originan en las pilastras y con un rosetón de pátera en la clave, y por las lunetas, dentro de las cuales se colocan las ventanas cuadrangulares.
El presbiterio rectangular, ligeramente más estrecho y más bajo que el pasillo y elevado por dos escalones, está conectado con el aula a través de un arco triunfal redondo (en el centro del cual se encuentra el escudo de uno de los benefactores de la iglesia) y está cubierto por una bóveda de cañón.
Las capillas laterales, torneadas en barriles y con un arco de acceso integral adornado con un rosetón en cada vela, están completamente decoradas con motivos que imitan incrustaciones de mármol, adornadas con escagliola (un tipo particular de estuco que se obtiene mezclando tiza con sustancias colorantes). Esta técnica decorativa, completamente inusual en el contexto sardo, proviene de la tradición de los yeseros lombardos. Las dos capillas centrales se distinguen de las demás por los grandes escudos de armas de la llave del arco, cada uno sostenido por dos ángeles con las alas desplegadas y pertenecientes a los arzobispos Vergara (1680-1683), a la izquierda, y Morillo y Velarde (1685-1698), a la derecha.
Destacan especialmente los altares estucados de las capillas, con columnas retorcidas y un tímpano roto con un altar central, que destacan por la gran variedad de motivos ornamentales que se exhiben. Toda la pared posterior de la capilla del ábside está ocupada por el monumental retablo de madera, en dos órdenes con tres compartimentos divididos por columnas retorcidas, que, por la elegancia de la talla y el color, representa una de las expresiones escultóricas de finales del siglo XVII más altas de la isla.
Las estructuras y los adornos de la iglesia se remontan a un proyecto orgánico implementado por trabajadores de origen ligur y lombardo activos en Sassari desde la octava década del siglo XVII, con la contribución de los artesanos locales.
La fachada del siglo XVIII está dividida en dos órdenes por un marco marcapiano. La parte inferior, salpicada de pilastras, tiene en el centro un portal enmarcado por dobles columnas corintias sobre altos zócalos y por un entablamento del que salen dos volutas que simulan un frontón curvilíneo roto, en cuyo interior hay una hornacina rodeada por la estatua de Nuestra Señora del Rosario. El segundo orden, conectado al primero por dos alas de doble flexión, es más estrecho y liso; en el centro hay una ventana puntiaguda con un marco moldeado.

Historia de los estudios
La iglesia es mencionada por Enrico Costa (1909). Tras el estudio de Marisa Porcu sobre la historia de la arquitectura de Sassari (1996), Aldo Sari la cita en el volumen dedicado a la archidiócesis de Turritana (2003).

Bibliografía
E. Costa, Sassari, I, III, Sassari, 1909, 1937;
M. G. Scano Naitza, Pintura y escultura de los siglos XVII y XVIII, serie «Historia del arte en Cerdeña», Nuoro, Ilisso, 1991; M. Porcu Gaias, Sassari. Historia arquitectónica y urbana desde sus orígenes hasta el siglo XVII, Nuoro 1996; el oeste de París, Sassari, las iglesias. Itinerarios artísticos, religiosos e históricos, Sassari, 1997;
A. Sari, La iglesia en la archidiócesis de Sassari, serie «Iglesias y arte sacro en Cerdeña», Sestu, Zonza, 2003.