Avant l'église gothique que vous voyez aujourd'hui, d'autres églises occupaient ce terrain. Les archéologues ont mis au jour les vestiges d'une première église de style carolingien, bâtie vers l'an 1000, ainsi que les fondations d'une église romane qui lui succéda. L'édifice gothique repose donc sur un site sacré bien plus ancien. L'histoire actuelle commence en 1234, lorsque le pape Grégoire IX autorisa la construction d'une collégiale pour remplacer un ancien oratoire. Trois ans plus tard, l'évêque de Bâle, Henri de Thoune, y établit un chapitre, une communauté de chanoines. L'église dut alors devenir plus vaste, et les plans furent agrandis en conséquence. Le collège se consacrait au culte de Martin de Tours, le saint dont l'église porte le nom. C'est ce qui explique le nom de Collégiale. Une collégiale n'est pas une cathédrale, car elle n'abrite pas de siège épiscopal. Pourtant, les habitants de Colmar la considéraient comme la leur. Selon une version, elle n'a été officiellement cathédrale que pendant une dizaine d'années, de la Constitution civile du clergé de 1790 jusqu'au Concordat de 1801. Ensuite, le mot est resté dans le langage courant.