La première église paroissiale de Colmar dédiée à saint Martin est édifiée au Xe siècle au Niederhof, dans le style massif ottonien. Au milieu du XIIe siècle, cette église est profondément remaniée par l’adjonction d’un nouveau chœur avec abside de style roman. En 1234, le chapitre ou collège de chanoines décide de rebâtir entièrement l’église qui devient ainsi une collégiale.

Les travaux s’étalent du XIIIe au XIVe siècle en commençant par l’abside et le chœur pour se terminer par la façade occidentale et les tours. L’église est agrandie et embellie pour répondre aux besoins spirituels d’une ville peuplée et prospère.

Le style architectural évolue comme en témoigne le grand portail du transept sud où l’on peut distinguer la représentation de l’architecte Humbert dans les voussures. La nouvelle église est bâtie selon les canons du style gothique alors en vogue. En 1572, un incendie se déclare dans les combles à la suite de travaux.

La charpente s’embrase, la flèche sud s’effondre. La tour est reconstruite avec une toiture pyramidale de style renaissance. Au début de la Révolution, l’église Saint-Martin devient le siège de l’éphémère évêché du Haut-Rhin, elle prend alors le titre de cathédrale qu’elle perd en 1801.

Une grande campagne de restauration est entreprise entre 1884 et 1911. La première étape concerne les murs avec le remplacement des pierres usées, la réparation des pinacles et des sculptures extérieures. La seconde tranche de travaux concerne la réfection du déambulatoire et des vitraux, la couverture avec des tuiles vernissées et le dallage intérieur. Le mobilier intérieur est issu des établissements Klem de Colmar. Elle abrite le tableau de la Vierge au buisson de Roses de Martin Schongauer jusqu’à son vol en 1972. Dans les années 1970, de nouveaux aménagements intérieurs sont réalisés avec le remaniement du chœur et la pose de carrelage.

Saint-Martin conserve néanmoins son caractère majestueux et lumineux hérité de l’époque gothique.