L'edificio, con pianta a croce greca e facciata neoclassica ornata da due sculture di angeli musicanti, venne eretto nel 1790 su progetto dell'abate Giuseppe Zanoia da Omegna. All'interno si trovano tre altari: quello di sinistra è ornato da un prezioso dipinto del Morazzone raffigurante il Crocifisso e i Santi Carlo, Francesco e Antonio; quello principale, nel centro, è contornato da tele del Seicento lombardo dedicate a Sant'Ambrogio e infine l'altare di destra custodisce le spoglie mortali di San Vitaliano, il piccolo martire che nel 260, alla tenera età di dieci mesi e ventotto giorni, venne strappato alla sua famiglia dalla ferocia anticristiana dei Romani. Nel 1833 il suo corpicino fu estratto dalle catacombe e papa Gregorio XVI accolse il desiderio di Anna Maria Bolongaro di trasferirlo da Roma alla chiesa parrocchiale di Stresa, dove dal 1835 è venerato come protettore dei bambini. La parrocchiale di Stresa è sempre stata teatro di importanti vicende storiche, così come la cittadina di Stresa. Nell'agosto del 1912, per esempio, vi vennero celebrate, alla presenza della figlia Margherita, regina d'Italia andata in sposa a Umberto I, le esequie di Elisabetta di Sassonia, duchessa di Genova, da ben cinquantacinque anni residente nell'amata cittadina lacustre.