V roce 1101 povolala údělná knížata z rodu Přemyslovců brněnský Oldřich a znojemský Litolt benediktinské mnichy, aby na ostrohu nad řekou Jihlavkou zřídili klášter, který bohatě obdarovali pozemky. Péčí prvních opatů se rozrůstala osada pod klášterem u brodu. Během 13.století osada přechází na pravý břeh Jihlavky a nejstarší pergamenová listina z r. 1277 do­kazuje, že už tehdy byla Třebíč městem.

Založení kostela sv.Martina je kladeno do doby brzy po polovině 13.století a presbytář byl vystavěn stejnou stavební hutí, která stavěla baziliku, dokončenou v roce 1260. Je pokládán za původní kostelík na hradbách.Věž jako součást hradebního opevnění byla postavena po roce 1335. Během 14.století se duchovní správa odpoutává od benediktinského kláštera a sv. Martin se stává farním kostelem.

V letech 1423 – 1435 ovládli město husité, 1435 je obsadil Albrecht Rakouský, ale následkem husitské revoluce zde zakotvil protestantský utrakvismus. V 50.letech 15.století je Třebíč příznivě nakloněna Jiřímu z Poděbrad, roku 1468 dobyta Matyášem Korvínem.

Roku 1502 nechal nový majitel Třebíče Vilém z Pernštejna opravit střelbou porušené krovy a klenby kostela a z této doby pochází tzv.“pernštejnské dveře“ u sakristie. K zastro­pení vypálené klenby bylo pravděpodobně použito dřevěného trámového stropu, který je zmiňován v roce 1662.

Roku 1528 se stává majitelem Třebíče nekatolík Jan Jetřich z Boskovic, roku 1557 Smil Osovský z Doubravice, který si v roce 1589 bere za ženu Kateřinu z Valdštejna, která po jeho smrti v roce 1613 byla 15 let majitelkou panství, i když se po roce vdala za Karla z Žerotína.

Roku 1628 v době rekatolizace postupuje panství svému katolickému bratru Adamu z Valdštejna a ten povolává do farního kostela opět katolické kněze. Prvním se stal farář Bureš, který dal roku 1641 opravit varhany, 1643 zřídil boční oltář sv.Václava a 1644 oltář Zvěstování Panny Marie. V roce 1644 začal stavět faru, hloubit kryptu pod kostelem a 1645 postavil kapli sv.Kříže na Strážné hoře.

V roce 1707 začaly největší stavební úpravy zvětšením boční kaple sv. Anny. Pak stavební úpravy pokračovaly až v roce 1715 zvětšením protilehlé kaple sv.Josefa, 1716 byl stržen dřevěný kůr, rozšířeny boční lodě a nad nimi zbudovány galerie, chrám propojen s věží a zastropen valenou cihelnou klenbou. Z roku 1717 pochází kazatelna od Pagona a v roce 1718 byl postaven zděný kůr, sakristie prodloužena obestavěním presbytáře a její střecha maskována balustrádou. Starý kůr, přiléhající k sakristii přeměněn na galerii pro městské za­stu­pitelstvo, z protějšího upravena panská oratoř.

Další úpravy chrámu pochází až z roku 1905, kdy pod vedením profesora Welzla byla dřevěná okna nahrazena zvětšenými kovovými barevnými okny, do kleneb bočních kaplí proraženy světlíky a kopule završeny lucernami z měděného plechu. Do zdí zapuštěno el. vedení a štukové ozdoby a šambrány provedeny dle návrhu profesora. V presbytáři osazeny chórové lavice – kopie původních.