Les origines de la ville et de l'église sont mal connues, bien que le fait que les deux aient été détruites par les Normands soit assez probable.
On sait cependant avec certitude qu'au XI siècle, la paroisse est donnée au chapitre du Puy-en-Velay par le comte de Poitou, Guillaume Aigret. Les chanoines conserveront la paroisse jusqu'au XVI siècle. Il ne reste cependant aucun vestige de l'édifice roman du XI siècle.
En effet, on entreprend la construction d'un nouvel édifice au XIV siècle, construction qui semble s'être poursuivie au XV siècle à l'issue de la période troublée de la Guerre de Cent Ans. Au vu des ruines qui subsistent, l'église devait être spacieuse et très lumineuse, avec une hauteur sous voûte tout à fait respectable. Elle était également fortifiée (elle prit alors le nom de "Grand Fort"), au vu des restes de mâchicoulis encore présents aujourd'hui sur les ruines médiévales. Il s'agit d'un système complet de mâchicoulis sur arcs sur les façades qui déborde sur les murs en retour.
Cependant cette église devait être ruinée moins d'un siècle plus tard. L'île de Ré, à majorité protestante, est mise à sac par ces derniers en 1586 lors de leurs disputes sur le territoire contre les catholiques. L'église s'effondrent en grande partie : il n'en restera que la base des murs de la nef et les chapelles latérales et les hauts murs du transept, conservés du fait de leur importance militaire, étant fortifiés.
Au XVII siècle le culte put reprendre dans l'édifice dévasté, après la victoire des catholiques sur les protestants. En 1629 les travaux de reconstruction proprement dits débutent. Ils dureront plusieurs années. Mais l'édifice est de nouveau ravagé en 1696 lors du bombardement de la place forte de Saint-Martin-de-Ré par une flotte constituée de navire anglais et hollandais. Puis le XVIII siècle vint. Le premier jour de l'an 1774 le clocher s'effondre, entraînant avec lui une partie des voûtes. On décide alors de reconstruire l'édifice en inversant l'orientation du chœur : clocher à l'est, chœur désormais à l'ouest. À la Révolution, le culte est momentanément fermée.
Au cours des deux siècles suivants, l'édifice fut restauré et embelli d'un nouveau mobilier, avant d'être de nouveau ravagé par un incendie en 1964. Cependant l'édifice fut rapidement réhabilité.
Le clocher sert aujourd'hui de terrasse panoramique sur la ville et ses environs.