Construite de 1235 à 1365, la collégiale Saint-Martin est une œuvre majeure de l'architecture gothique en Alsace. La tour sud fut victime d'un incendie qui détruisit en 1572 sa charpente et son couronnement. Elle fut remplacée, trois ans plus tard, par l'original lanternon à bulbe qui donne à l'édifice sa silhouette caractéristique. L'église a connu quelques campagnes de restauration dont la dernière, achevée en 1982, a permis de trouver les fondations d'une église de l'an mil ainsi que des traces d'agrandissements successifs aux XI et XII siècles.

Les Colmariens considèrent depuis longtemps la collégiale Saint-Martin comme leur cathédrale, traduction directe de l’allemand « Münster ». En réalité, la collégiale Saint-Martin ne fut une véritable cathédrale que durant une dizaine d’années : de la Constitution civile du clergé en 1790, à la signature du Concordat en 1801 car les deux évêques constitutionnels qui se succédèrent, ne parvinrent pas à s’imposer et à organiser un diocèse resté aux deux tiers fidèles à Rome.