Dedicata al santo di Tours, la basilica fu edificata nel 1747, utilizzando gli spazi della precedente chiesa di stile tardo romanico, la cui presenza è già attestata in una pergamena del 1348 conservata nell’Archivio Capitolare della Basilica.

Della chiesa più antica restano, oggi, solo la torre campanaria e parte della sagrestia. Nonostante l’assenza di fonti relative alla struttura architettonica esterna e interna del XIV secolo, gli atti della Santa Visita dell’arcivescovo di Taranto Lelio Brancaccio (1594) permettono d’identificarne le caratteristiche peculiari, analizzate dallo storico Giovanni Liuzzi e messe in luce da scavi archeologici condotti durante i lavori di restauro del 2007.

L’interno della Basilica, vasto e luminoso, è a croce latina. Nell’area presbiteriale, sotto l’arco trionfale progettato da Gennaro Sanmartino, vi è la preziosa ancona marmorea (1773) disegnata da Giuseppe Sanmartino, autore a Napoli del Cristo velato nella Cappella Sansevero, per custodire la scultura del Patrono della città, San Martino di Tours, realizzata in pietra nei primi decenni del XVI secolo da Stefano da Putignano. Il grande complesso marmoreo fu eseguito da Giuseppe Variale, marmoraro napoletano. Di Giuseppe Sanmartino sono anche gli angeli che reggono gli emblemi episcopali del Patrono, il nimbo dello Spirito Santo e le due figure allegoriche femminili, in marmo bianco, della Carità e dell’Abbondanza, “in cornu Evangelii” e “in cornu Epistulae”. Il grande complesso marmoreo fu donato alla Collegiata da Pietro Simeone, nobile martinese, il cui emblema gentilizio è intarsiato negli scudi marmorei al di sotto delle due figure femminili.

Databile alla fine del XVIII secolo è il corpo di fabbrica del Cappellone del Santissimo Sacramento, arricchito dagli affreschi dei Quattro Evangelisti (1785) sui pennacchi della cupola e dalla grande pala d’altare, olio su tela, raffigurante L’Ultima cena (1804), entrambi del pittore pugliese Domenico Carella (1721-1813).