Foi entregue à Mitra de Lisboa e mais tarde, em 1159, doada à Ordem dos Templários por D. Afonso Henriques. Esta razão, e pela sua designação ser sempre de Santa Maria de Santarém, vem atestar a preferência desta sobre todas as outras existentes, tornando-se por isso na paroquial desta freguesia de Marvila. Por este importante fato, em 1244, foi elevada a Colegiada, tornando-se assim na Colegiada de Santa Maria de Marvila.
Com a cristianização consumada, o templo foi totalmente reconstruída no século XIII sob a égide do gótico e da qual pouco ou nada resta na atualidade. A intervenção seguinte aconteceu no século XVI quando foi reformada totalmente e ampliada, estando incluída nesta intervenção o atual portal manuelino, os arcos interiores, a cabeceira e a primitiva torre.
Continuando a sofrer intervenções, no século XVII foram aplicados azulejos na cabeceira e capela-mor, a pintura da abóbada da sacristia, a construção do retábulo em talha dourada do altar-mor, entre outros, e para terminar as intervenções de fundo, no século XIX, em que a torre sineira manuelina de planta circular deu lugar à atual, anexado-a à fachada.
De planta retangular, é formada por três naves e capela-mor. Na fachada destaca-se no seu rasgo o magnífico portal manuelino, com motivos naturalistas, com uma arcaria trilobada de recorte acortinado. É encimado por um óculo em tímpano e à esquerda, adossada ao templo, a torre sineira de planta retangular com quatro sinos e uma cobertura em cone. Nas laterais estão janelas com iluminação para a nave.
O interior é formado por três naves com arcos manuelinos de volta perfeita apoiados por doze colunas de capitéis de ordem jónica. A nave e o coro-alto estão revestidas de azulejos. O coro está posicionado numa elevada altitude, ocupando parte do primeiro tramo das naves. O púlpito em mármore assenta num balaústre estriado, decorado no nó com onze colunas caneladas da ordem coríntia.
Um arco de volta perfeita polilobado faz a ligação entre a nave e a capela-mor, tendo esta uma cobertura de abóbada polinervada, decorada com esferas armilares e Cruzes de Cristo.
Desde 1917, encontra-se classificado como Monumento Nacional.
