La iglesia es el resultado de la anexión de varias estructuras arquitectónicas: la doble escalera de la fachada oculta la entrada a la iglesia subyacente de la Consolación de Carbonara; el portal central conduce a la capilla de Santa Mónica, el de la izquierda a la entrada lateral de la iglesia de San Juan. Es una de las iglesias más ricas de la ciudad. La hermosa iglesia se construyó gracias a un noble, Gualtiero Galeota, que entre los años 1339 y 1343 donó el terreno fuera de las murallas de la ciudad, llamado "ad carbonetum", a los padres agustinos, permitiéndoles fundar el monasterio y la iglesia (la Via Carbonara sigue llamándose así porque en la Edad Media era un lugar de recogida de basura fuera de las murallas de la ciudad).
Con la llegada a Nápoles del rey Ladislao de Durazzo, se inició una reconstrucción completa de la iglesia, que asumió sustancialmente su aspecto actual, salvo algunas modificaciones y añadidos en los siglos siguientes. La importante entrada da una idea de la importancia de la iglesia: se accede a ella a través de una escalera monumental construida en el siglo XVIII por Ferdinando Sanfelice, que creó un doble tramo de escaleras para resolver el problema de las diferencias de altura entre la calle y las distintas entradas a los edificios que forman la compleja estructura arquitectónica.
Todo el complejo incluye otros dos edificios de culto, que son la Iglesia de Santa Mónica y la Iglesia de la Consolación de Carbonara; también hay otra iglesia cercana, la Iglesia de la Pietatella de Carbonara. En el interior de la monumental iglesia de San Giovanni a Carbonara, de planta rectangular, se encuentra el mausoleo del rey Ladislao, construido entre 1414 y 1428 y ricamente decorado con figuras alegóricas. Detrás del monumento se encuentra la capilla Caracciolo del Sole, con el monumento de Sergianni Caracciolo, el gran siniscalco y amante de la reina Giovanna. Otras capillas, como las de las familias Miroballo, Somma y Caracciolo di Vico, son ricas en estatuas e importantes monumentos sepulcrales. Las paredes presentan frescos de la escuela de Giotto que representan escenas de la vida monástica y el nacimiento de la Virgen. A la derecha del presbiterio se encuentra la capilla Caracciolo di Vico, la sacristía, el altar de la Madonna delle Grazie y el monumento funerario de Miroballo. La iglesia también incluía dieciséis obras de Giorgio Vasari, creadas para la sacristía de la iglesia. Las pinturas sobre tabla fueron encargadas en 1545 por la Orden de los Agustinos, y realizadas por Vasari en 1546, con la colaboración de Cristofano Gherardi, uno de sus más talentosos colaboradores. Eran 16 cuadros sobre tabla que decoraban las puertas de los armarios de la sacristía y que representaban Historias del Antiguo Testamento y Episodios de la vida de Juan el Bautista. Las hermosas obras fueron sometidas a una rigurosa restauración y se expusieron también en Capodimonte.