Prima della chiesa gotica che vedete oggi, su questo terreno sorgevano altre chiese. Gli archeologi hanno riportato alla luce i resti di una prima chiesa in stile carolingio, costruita intorno all'anno 1000, e le fondamenta di una chiesa romanica che la seguì. L'edificio gotico che vedete poggia dunque su un sito sacro molto più antico. La storia attuale comincia nel 1234, quando papa Gregorio IX concesse l'autorizzazione a costruire una chiesa collegiata che sostituisse un precedente oratorio. Tre anni dopo, il vescovo di Basilea, Henri de Thoune, istituì qui un capitolo, una comunità di canonici. Ciò rese necessaria una chiesa più grande, e i progetti furono ampliati di conseguenza. Il collegio era dedicato al culto di Martino di Tours, il santo che dà il nome alla chiesa. Da qui deriva il termine Collégiale. Una chiesa collegiata non è una cattedrale, perché non ospita la sede di un vescovo. Eppure gli abitanti di Colmar la considerarono sempre come la loro. Secondo una tradizione, fu formalmente cattedrale per circa un decennio, dalla Costituzione civile del clero del 1790 fino al Concordato del 1801. Dopo di allora, il termine rimase nel linguaggio comune.