Opatowski kościół św. Marcina pochodzi najprawdopodobniej sprzed połowy XII wieku, z czasów Henryka Sandomierskiego lub Kazimierza Sprawiedliwego. Powstała wówczas bazylika oparta na planie łacińskiego krzyża, posiada kompozycję bardzo podobną do kościoła św. Aureliusza w Hirsau. Analogie są tu niezwykle wyraźne: zarówno zwarty, niemal kwadratowy, czteroprzęsłowy korpus nawowy z krzyżowymi filarami przy transepcie jak i rozwiązanie wschodniej części budowli – z prezbiterium zamkniętym absydą i dwiema symetrycznymi absydami transeptu.
Od zachodu kościół zamykają dwie masywne wieże, usytuowane na przedłużeniu naw bocznych. Jedna z wież, południowa, zbudowana została równocześnie z korpusem kościoła. Świadczy o tym jej detal, a konkretnie umieszczone w górnych kondygnacjach wieży podwójne okna, charakterystyczne romańskie biforia. Druga wieża zbudowana została później, może w wieku XIV, po katastrofie budowlanej, w której zawaliła się północna wieża i przylegający do niej narożnik kościoła. Pomiędzy wieżami początkowo mieściła się kruchta, otwarta trójprzęsłową arkadą. Dopiero za kruchtą znajdował się główny, zachodni portal kościoła. Nad kruchtą była empora.
Podczas przebudowy, prawdopodobnie w wieku XIV, arkady kruchty zamurowano, i przeniesiono portal. Chyba także wtedy uległy zniszczeniu figury zdobiące portal, przedstawiające postaci rycerzy z krzyżami na płaszczach. Z faktu umieszczenia postaci krzyżowców wśród elementów wystroju rzeźbiarskiego kościoła, wyciągane są wnioski co fundatorów świątyni. Długosz sądził, że byli to templariusze.
Kościół św. Marcina przebudowywany był bardzo często. Już w wieku XIII zlikwidowano absydę zamykającą dotąd prezbiterium, a główne wejście przeniesiono z elewacji zachodniej do północnej. Być może w tym samym czasie do południowej elewacji dobudowano tzw. kapitularz W wieku XIV nadbudowano wieżę północną. W wieku XV i XVI powstały dobudówki do naw bocznych, mieszczące zakrystie i kruchty. Dawny kapitularz nakryto gotyckim sklepieniem krzyżowo-żebrowym. W pierwszej połowie XVI stulecia dokonano – usuwając skutki pożaru spowodowanego przez tatarski najazd – bardziej zasadniczej przebudowy. Nad nawą główną pojawiły się późnogotyckie sklepienia sieciowe, podwyższono koronę murów a ściany transeptu przyozdobiono sterczynowymi szczytami. Dwieście lat później, w pierwszej połowie XVIII wieku wykonano pozostałe sklepienia, a wieże otrzymały barokowe hełmy. Mimo tych licznych przeróbek kościół zachował bardzo wiele pierwotnych romańskich cech i zgodnie uważany jest za jeden z najciekawszych przykładów architektury romańskiej w Małopolsce.
W roku 1212 poświadczono istnienie przy Opatowskim kościele kapituły a dwadzieścia par lat później uczyniono z opatowskiej kolegiaty katedrę pierwszego łacińskiego biskupstwa Rusi. Katedrę objął opat Gerard z zakonu cystersów. Działalność biskupa miała mieć charakter misyjny. Misyjną posługę Opatowa zamknęła dopiero decyzja księcia Henryka Brodatego, włączająca uposażenie diecezji do dóbr biskupa lubuskiego, któremu też powierzono prowadzenie działań misyjnych.
