Die Spuren der ersten Saint-Martin-Kapelle in Colmar gehen auf die Zeit um das Jahr 1000 zurück. Bei Ausgrabungen im Jahr 1972 wurde ein Heiligtum aus dem 11. Jahrhundert entdeckt, das 1106 durch einen Brand zerstört und durch eine romanische Kirche ersetzt wurde.
Die heutige gotische Stiftskirche wurde zwischen 1235 und 1365 wiederaufgebaut. Die Verwendung von Vogesen-Sandstein in warmen Farbtönen, die von hellgelb bis violett reichen, verleiht der Kirche ihre ganze Schönheit. Das Gebäude wurde nie vollständig fertiggestellt, da der ursprünglich geplante Nordturm noch fehlt.