De kerk is genoemd naar Sint Maarten, de Hongaarse edelman (geboren ± 316), die later bisschop werd.
In de middeleeuwen werd hij op vele plaatsen vereerd.
De naam Sint Maartenskerk wordt voor het eerst aangetroffen in een oude oorkonde uit het jaar 1317. De kerk blijkt dan een parochiekerk, waarvan het collatierecht – het recht tot benoeming van de kerkelijke ambtsdragers – behoorde aan het kapittel van de voormalige Tielse hoofdkerk, de Sint Walburgskerk. Deze Sint Walburgskerk werd in 1679 gesloopt.
Daarna kreeg de Sint Maartenskerk de functie van hoofdkerk.
Volgens overlevering is de Sint Walburgskerk na de Noormannentocht 1006/1007 door bisschop Adelbold herbouwd, nadat het Sint Walburgsklooster, waartoe de kerk behoorde in 950 aan de Utrechtse bisschopskerk was geschonken door koning Otto 1. Op haar beurt werd de Sint Walburgskerk in het bezit gesteld van enige kerken, waartoe in de eerste plaats een kerk in de stad Tiel, die aan de H. Martinus was gewijd. Ook is bekend, dat in een aflaatbrief uit het jaar 1327 de parochiekerk van de H. Martinus wordt vermeld.
In het jaar 1580 is de kerk voor de protestantse eredienst in gebruik genomen. Vooraf was de kerk “gezuiverd” van haar 20 altaren en van alles wat aan de R.K. eredienst herinnerde. Een van die altaren was van de Sint Antoniusbroederschap. Deze instelling, die zich in het bijzonder het lot der armen aantrok, had het privilege in de gemeente enige varkens – mits met een klokje om de nek – overal vrij te laten rondlopen. Om te voorkomen, dat die varkens – de zogenaamde Sint Antoniusvarkens – ook op het kerkhof om de Sint Maarten gingen wroeten, was het aan de zijde van de Agnietenstraat in de poort, die toegang tot dit kerkhof gaf, een rooster aangebracht.
De eerste predikant was een zekere Johannis Vredanus. Een aardige bijzonderheid is nog, dat de kerk van 1672 – 1674, onder bescherming van de Franse bezetting, tijdelijk in gebruik was bij de Rooms-Katholieken. In de eerste helft van de 20e eeuw kwam de naam Sint Maarten op de achtergrond en sprak men van de Grote Kerk. Na de restauratie is men terecht de naam Sint Maarten weer gaan gebruiken.
Als cultuurdrager is de Sint Maarten ook voor het hedendaagse Tiel van onschatbare betekenis.Deze constatering is op zichzelf al bijzonder. Want ooit had het maar weinig gescheeld of het trotse bouwwerk, waarvan de oudste fundering uit de 9e eeuw dateert, zou definitief voor Tiel verloren zijn gegaan. In november 1944 werden de torenromp en het grootste deel van de gewelven langdurig door het oorlogsvuur getroffen. Zelfs zodanig, dat na de bevrijding overwogen werd de door fosforgranaten ontluisterde kerk niet meer te herbouwen.
Dankzij het verzet van velen uit zowel kerkelijke als niet-kerkelijke kringen kon dit uiteindelijk toch worden voorkomen.
In 1966 werd de restauratie voltooid, mede dankzij giften die uit het hele land binnenkwamen. De herrezen reus ontwikkelde zich in de volgende jaren evenwel tot een financieel zorgenkind. Met name door de steeds hoger wordende onderhoudskosten. Toen in de tachtiger jaren bovendien een ernstige mate van scheurvorming in de muren en de gewelven werd ontdekt, leek de situatie hopeloos. Het kostte enorm veel inspanning (en meer dan 2,5 miljoen) om een tweede restauratie tot een goed einde te brengen. In september 1988 kon de Sint Maartenskerk opnieuw feestelijk geopend worden. Ook voor de Stichting Vrienden van de Sint Maarten een feestelijke gebeurtenis.