Agli inizi del Cinquecento, fu edificato il Tempietto dedicato a Sant'Antonio da Padova in ricordo del miracolo che, nel XIII secolo, intorno al 1227, rese una mula devota all’ostia consacrata. 

Luigi Tonini documenta che il tempietto fu iniziato nel 1518 e ultimato probabilmente nel 1532. 

Nel 1672 a seguito del terremoto che colpì la città il tempietto crollò, rimanendo integra solo una limitata porzione della parete posteriore. Ricostruito utilizzando gran parte del materiale recuperato dal crollo, a partire dal 1678 comincia la completa ricostruzione con l’impiego di nuovi e pregiati marmi di pietra bianca d’Istria. Oggi è incluso nell'itinerario Seicentesco

Danneggiato con il terremoto del 1916, fu in seguito sottoposto ad altri interventi nel corso del Novecento: negli anni Venti in seguito ai danneggiamenti e crolli parziali subiti a seguito al terremoto del 1916, negli anni Cinquanta con alcuni lavori di restauro portati a termine dal genio civile e infine negli anni Ottanta, per il consolidamento della cupola.

Nel 2024, il monumento, ha subito un ulteriore intervento di restauro sia interno che esterno, grazie all’impegno congiunto del Comune di Rimini, della Soprintendenza e dell’imprenditore riminese Bonfiglio Mariotti, che ha finanziato l’intervento attraverso il contributo Art Bonus.  I lavori hanno interessato sia la parte esterna, grazie ad un consolidamento e una pulitura complessiva della Pietra d’Istria e della pietra di San Marino; la copertura è stata revisionata e restaurata così come gli infissi, i fregi e le parti metalliche. Internamente sono state oggetto di intervento la colonna in materiale lapideo, la volta intonacata, gli affreschi interni, la scultura lignea, gli impianti presenti ed è stata realizzata una nuova illuminazione interna.

A forma ottagonale, si presenta contornato da colonne e rivestito di marmi.  
Al suo interno, sotto l’altare, è conservata la colonna con capitello romanico, conosciuta come colonna del miracolo, sulla quale secondo la storia salì Sant’Antonio per il miracolo della mula all’ostia consacrata.

Si narra, infatti, che il miracolo della mula sia avvenuto per intercessione di Sant'Antonio da Padova in piazza Tre Martiri a Rimini. La leggenda vuole che il santo stesse porgendo l'ostia consacrata ai cittadini quando passò di lì un contadino in compagnia di una mula, a digiuno da alcuni giorni.  La mula, rifiutata la biada ed il fieno che le erano stati messi davanti, si prostra di fronte alla mano del santo che teneva l'ostia consacrata.