Церковь Санто-Ильдефонсо названа в честь Святого Ильдефонсо, служившего митрополитом Толедо с 657 и до 667 года. В честь святого названы многие населённые пункты в испано- и португалоязычных странах. По легенде, он получил ризу митрополита из рук самой Святой Девы Марии, увидев Богородицу, сидящую на его епископском троне в кафедральном соборе в окружении ангелов. Желая убедиться, что это не сон, он подошел вплотную, а Святая Дева сняла с неба ризу и надела на него. Это стало популярным сюжетом испанской живописи.
До строительства церкви Святого Ильдефонсо на этом месте стояла часовня Санто Алифон. Дата ее возведения неизвестна, но самая ранняя упоминание капеллы найдена в письме епископа Порту Висенте Мендеса от 1296 года.
Старая часовня, обветшавшая за четыре века, во избежание обрушения была снесена в 1709 году, и сразу же началось строительство новой церкви. Работа заняла тридцать лет. За первые два десятилетия из гранита построили основной корпус в форме вытянутого восьмиугольника и установили тимпан с датой MDCCXXX (1730). За следующие десять лет возвели две колокольни, и завершили гранитный фасад с нишей для статуи Святого Ильдефонсо. Фасад церкви декорирован плиткой азулежу со сценами из жизни святого и эпизодами Евангелий. 11 тысяч плиток расписал художник Jorge Colaço.
Две примечательные черты церкви - перекращиваемая сине-белая черепица. Художник и архитектор Николау Насони разработал таблицу, которая была создана и установлена архитектором Мигелем Франсиско да Силва в 1745 году.
Хотя есть архивы с именами плотников, каменщиков и кузнецов, работавших над зданием, архитектор остался неизвестным.
Храм был открыт и освящен 18 июля 1739 года.
В 1811 году установили орган.
После сильного урагана в 1819 году храм отремонтировали. Церковь также пострадала 21 июля 1833 года от артиллерийского огня во время осады Порту.
В 1967 году заменили восемь витражей.
Монолитный обелиск слева от храма, первоначально располагался рядом с колокольней близлежащей церкви Клеригуш, но в 1924 году был перенесен на свое нынешнее место, когда изменили ступени для размещения магазинов.