La chiesa di San Gaetano è stata fondata nel XVII secolo dall'ordine dei Teatini, giunto a Barletta nei primi anni del secolo. Il complesso edilizio su cui si erge la chiesa era già presente al momento della fondazione ed era sede di una piccola chiesa intitolata a San Giuseppe. Chiesa e convento sono stati poi trasformati, prendendo la denominazione attuale nel 1667. La chiesa è situata lungo via Cialdini, strada su cui si trovano numerosi altri edifici conventuali, quali quello di San Ruggero, Santa Maria della Vittoria e il Monte di Pietà.

La chiesa presenta sei cappelle laterali, tre per ciascun lato, comunicanti tra loro e separate da archi a tutto sesto. Nella seconda cappella a sinistra vi è un pregevole altare di legno dipinto a effetto marmo; qui è custodita la reliquia della Sacra Spina che si espone e si festeggia nella quinta domenica di quaresima.

Dalla terza cappella, attraverso una botola sotterranea si accede alle antiche sepolture; in fondo alla navata centrale c'è un grande cappellone che racchiude l'altare maggiore circondato da un muro semicircolare. Su di esso trovano collocazione cinque tele relative alla vita e alle gesta di San Gaetano, risalenti al XVII secolo; ancora sui muri del presbiterio due grandi tele raffigurano Il sogno di San Giuseppe e la Fuga in Egitto, in un primo tempo attribuite ad Altobello ma poi ascritte alla mano di Paolo De Matteis.

Nella prima cappella a destra è posta una tela attribuita a Cesare Fracanzano, raffigurante la vergine Maria fra i genitori San Gioacchino e Sant'Anna. Dall'ultima cappella di destra si accede alla sacrestia che illumina tre grandi finestre, ha la volta sorretta da archi a sesto acuto, detta, per la sua forma, volta bastarda. Attraverso una porta della chiesa, scesi pochi gradini si arriva in un locale piuttosto spazioso che, per la forma e gli arrotondamenti della volta, sembra un antico androne, forse quello della casa di tale Roberto Mola. In corrispondenza delle sei cappelle laterali, di quella centrale e de del portone si aprono altrettante finestre che fanno intravedere il caratteristico bianco delle pareti; il pavimento e composto di mattonelle in cotto. Sul fianco della chiesa si sviluppa il convento la cui facciata appare divisa in tre ordini.