Santa Maria Carmine è una delle più grandi chiese di Pavia e uno dei migliori esempi di architettura gotica in Lombardia. Fu iniziata nel 1374 per volere di Gian Galeazzo Visconti, su progetto attribuito a Bernardo da Venezia. La costruzione venne interrotta e ripresa nel 1432, completata solo nel 1461.  
La forma slanciata a capanna della imponente facciata non nasconde la sua ispirazione romanica, ma le decorazioni sono indubbiamente collocabili nel gusto gotico lombardo. L'interno, suggestivo e caratterizzato da una penombra mistica, si erge su una pianta a croce latina ed è composto da tre navate, con numerose cappelle laterali, ricche di affreschi e dipinti.

La controfacciata ospita un prezioso affresco raffigurante una Madonna in Trono, di periodo Quattrocentesco, al quale si attribuiscono numerosi miracoli. La parte opposta della facciata ha un secondo ciclo di affreschi, raffiguranti appunto i miracoli compiuti dal dipinto della Madonna in Trono, tra cui il salvataggio di una barca ribaltata sul Ticino, il guarimento della vecchia storpia e altri. Nella parte superiore è raffigurato il Monte Carmelo.

I dipinti sono stati restaurati da REA nel 2007-2008, parte di un progetto di restauro più ampio che prevedeva la risistemazione di tutte le volte della chiesa. L'intervento ha presentato una particolare complessità dovuta al fatto che molte porzioni degli affreschi erano state ridipinte in epoca successiva: in accordo con la Soprintendenza si è optato per la rimozione completa dei rifacimenti e si sono recuperati gli straordinari valori cromatici e il raffinato disegno originario.