La primera noticia de la iglesia de Sant Martí es una donación a su favor, que lleva la fecha de 898, el lugar donde se levantaba el templo estaba situado extramuros, al lado sur del recinto de época carolingia. Sin embargo, hay que tener en cuenta que en este sitio se encontró un fragmento de cancel tardo-antiguo reutilizado hacia el 900 para grabar el epitafio de un personaje llamado Teudus. Es posible que la pieza procediera de otro sitio, pero lo más probable es que sea de una iglesia anterior, que se habría perdido en alguna incursión islámica.
A mediados del siglo XI la iglesia se reconstruyó y después de pasar por varias manos, en 1152 fue cedida al abad de Sant Joan de les Abadesses, en ese momento ocupado por canónigos de San Agustín, para que fundara una comunidad de monjas, cosa que no tuvo lugar hasta 1164 con la creación de una canónica agustiniana masculina regida por Arnau de Montbós, antiguo canónigo de Lledó. La fundación fue confirmada con una bula de Alejandro III del año 1166. Se documentan enfrentamientos entre los años 1255 y 1340 con los dominicos, establecidos muy cerca.
A mediados del siglo XV entró en decadencia, situación que se acentuó en el siglo siguiente cuando pasó a estar dirigida por abades comendatarios. La canónica se disolvió en 1581 y el edificio pasó a manos de los jesuitas a quienes se debe gran parte de las construcciones actuales. Al ser expulsados, se convirtió en sede del seminario. Más adelante se utilizó de cuartel y prisión y ahora una parte del edificio es utilizado por la Universitat.
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