Nel 1533 don Adamo Morfino, in seguito ad una promessa di voto, iniziò la costruzione di un ospedale per gli infermi e incurabili con annessa una cappella dedicata a San Paolo in Conversione,[1] che a quei tempi si trovava alla fine dell'attuale Corso VI Aprile (allora chiamato "Corso Imperiale").[1] Tale costruzione, che era necessaria a causa dell'elevato numero di abitanti che richiedevano cure mediche, non arrivò ad essere ultimata completamente e venne chiusa nel 1590 per assenza di fondi.[1]
A partire dal 1615, venne iniziata la costruzione della chiesa parrocchiale "San Paolo in Conversione" per volere dell'allora vescovo di Mazara, ampliando la precedente cappella di San Paolo in Conversione.[1] Lo stesso vescovo fece costruire, contemporaneamente a quella di San Paolo in Conversione, la chiesa della Santissima Trinità che nel 1639 fu aggregata alla prima per rimediare alla mancanza di rendite.[1]
Nel 1662 venne fondata la congregazione notturna di Santa Maria del Miele, alla quale partecipavano "uomini di campagna".[2]
Nel 1689 la chiesa fu demolita e ricostruita grazie alle offerte dei fedeli, ultimando la costruzione nel 1692.[1] Successivamente, essendo ancora disponibili offerte da parte dei fedeli (in particolare da parte del ricco possidente Mariano Balli), la chiesa fu ulteriormente ampliata (1702-1705), portando a termine la costruzione della cupola.[1]
Nel 1765 venne fondata nella chiesa dei Santi Paolo e Bartolomeo la congregazione del Santissimo Viatico (successivamente chiamata congregazione del Sacro Cuore di Gesù), alla quale partecipavano "sacerdoti, gentiluomini, professori, benestanti e artigiani principali".[3]
Tra il 1775 e il 1809 si procedette all'ultimazione del prospetto, alla costruzione delle cappelle laterali del Santissimo Sacramento in fondo e della Madonna dei Miracoli (patrona della città di Alcamo) e di un'antisagrestia.[1] Durante questo periodo (precisamente nel 1778) fu inoltre collocato un orologio in rame nel campanile sulla facciata a sinistra (guardando dall'esterno),[4] che fu sostituito nel 1846 con uno in acciaio[4] e definitivamente rimosso nel 1910 in quanto non più funzionante.[4] Nel 1916 fu poi restaurato l'altro dei campanili sulla facciata.[4]
Dopo il terremoto del Belice del 1968, vennero svolte delle opere di restauro sulla facciata, eliminando la calce e lo stucco che erano stati aggiunti durante altre manutenzioni svolte in passato.[4]
Sulla facciata, realizzata su disegno del 1782 di Emanuele Cardona,[5][6] sono visibili due campanili,[4] dove sono collocate 4 campane del peso complessivo di 20 quintali,[4] delle quali una era utilizzata per il funzionamento dell'orologio non più esistente.[4]
Nella sacrestia della chiesa è conservata una tela del Sacro Cuore di Gesù, opera di Giuseppe Carta del 1858,[12] e una statua del Sacro Cuore di Gesù, scolpita nel 1932 da Giuseppe Ospedale per conto della Congregazione che porta lo stesso nome: veniva portata in processione a fine luglio.
Nell'antisagrestia c'è una tela di Giuseppe Carrera realizzata nel 1610 e che raffigura san Nicolò da Tolentino inginocchiato davanti a un altare e dentro una stanza buia, e il Simulacro ligneo della Madonna del Miele, scolpito nel 1846 dall'alcamese Giovanni Stellino.[13] Veniva venerato sull'altare fino al 1903 ed è stato restaurato pochi anni fa da Rosa Maria Puma.
Scaffarratabarocca in legno: con dentro un Bambino Gesù che tiene la mano destra sul petto, e con l'altra mano sostiene un cuore di colore rosso sangue. Ha tre collane al collo, una di corallo, una di perle e una d'oro con crocifisso. Ai due lati ci sono due angeli.[13]
Madonna dell'Aiuto (fine 800): quadro devozionale donato nel 1983 dagli eredi della signorina Girolama Monticciolo, nella cui casa ogni sera si recitava il Rosario. Presenta un'immagine (in bianco e nero) della Madonna con Gesù Bambino in braccio; ai due lati sono fissati alcuni gioielli, come ex-voto, mentre sul capo della Madonna e di Gesù ci sono due corone in bassorilievo e uno stellario.[13]