La chiesa si affaccia in via Azuni, raggiungibile da piazza Yenne nel centro di Cagliari.

Il contesto ambientale
La chiesa è nell'antico quartiere di Stampace, formatosi in età medievale e importante per la presenza della chiesa di Sant'Efisio, poco distante dalla parrocchiale di Sant'Anna.

Descrizione
Fu costruita nel 1785 sul luogo in cui sorgeva una chiesa documentata sin dal 1263. L'ideazione del progetto è attribuita all'architetto piemontese Giuseppe Viana, allievo a Torino per diversi anni dell'architetto Benedetto Alfieri. Giunto a Cagliari nel 1770, dopo il successo conseguito con la realizzazione della chiesa del Carmine ad Oristano, ottenne nel 1777 il titolo di Architetto Regio per il Regno di Sardegna. La maestosa chiesa di Sant'Anna presenta, con evidenza, i tratti del Rococò piemontese e in particolare ricorda il duomo di Carignano, presso Torino, opera dell'Alfieri.
La fabbrica subì nel tempo diversi rallentamenti, soprattutto dovuti alla mancanza di fondi. La chiesa fu aperta al pubblico nel 1818 quando ancora si trovava sprovvista dell'altare maggiore e del secondo campanile.
Nel corso dei bombardamenti del 1943 subì estesi crolli delle coperture e furono gravemente danneggiati anche gli altari ottocenteschi delle cappelle del Santissimo Sacramento e del Beato Amedeo di Savoia (la statua del santo, opera di Andrea Galassi, è del 1828). Gli accurati rifacimenti e restauri (1947-58) hanno restituito l'aspetto originario.
L'edificio si inserisce scenograficamente tra le case del quartiere, preceduto da ampie e sinuose scalinate a tre rampe. La maestosa facciata curvilinea, con la parte centrale concava, è divisa in due ordini da un'aggettante cornice. Nell'ordine inferiore, inserite nella parte concava, due coppie di colonne con capitelli ionici inquadrano il portone sormontato da un timpano spezzato a cui corrisponde, nell'ordine superiore, un rosone. Più leggera e luminosa la parte superiore scandita da paraste e raccordata con volute, da cui emergono, arretrate rispetto al prospetto, due poderose torri campanarie, la prima innalzata nel 1800 e la seconda nel 1938.
Internamente la chiesa presenta un unico grande ambiente a pianta longitudinale, coperto da tre cupole differenti per forma e grandezza. La prima cupola bombata, a ridosso dei campanili, copre un ambiente ellissoidale su cui si aprono quattro cappelle; la seconda, su tamburo ottagonale poggiante su pilastri affiancati da colonne, copre il transetto; l'ultima, più piccola, copre il presbiterio. Lungo tutto il perimetro murario corre una cornice modanata su cui si impostano le cupole e si aprono le arcate d'accesso alle cappelle. Nella zona presbiterale si aprono, infine, otto tribune affacciate sul grande scenario dell'altare e delle altissime cappelle del transetto.