Data rozpoczęcia budowy kościoła parafialnego Najświętszej Marii Panny w Kołobrzegu nie jest dokładnie znana. Przypuszcza się, że główną świątynię miejską zaczęto wznosić na początku XIV wieku na miejscu dawnego kościoła św. Mikołaja. Pierwszą mszę świętą na placu budowy odprawiono w 1321 roku. Przez następne dwa wieki kościół był rozbudowywany i upiększany. Na skutek osiadania gruntu kilkakrotnie dochodziło do jego przebudowy. Pod koniec XV wieku połączono wieżę północną i południową w jeden masywny blok wieżowy, poprzez zamurowanie przerwy pomiędzy nimi. Dodano hełm środkowy i w ten sposób nadano świątyni ostateczny wygląd, który zachował się do dziś.

Od XIV wieku kościół Mariacki pełnił rolę kolegiaty. Od XVI wieku był świątynią protestancką. Od XVII do XX wieku był wielokrotnie niszczony przez działania wojenne. W 1945 roku podczas walk o Festung Kolberg stanowił ważny punkt obrony miasta. Został zburzony przez ostrzał artylerii radzieckiej.

Po II wojnie światowej ruiny kościoła początkowo zamierzono rozebrać. W 1957 roku przekazano go jednak kościołowi katolickiemu i rozpoczęto odbudowę. W 1958 roku prezbiterium kolegiaty zostało poświęcone i odprawiono w nim pierwszą mszę. W latach 60. XX wieku na mocy decyzji władz PRL w nieodbudowanej części świątyni urządzono Muzeum Orężą Polskiego, gdzie eksponowano ciężki sprzęt wojskowy z czasów wojny.

W 1974 roku cała świątynia została oddana na miejsce kultu. W 1972 roku ustanowiono ją konkatedrą. W 1979 roku przywrócono jej funkcję kolegiaty. W 1980 roku powołano przy katedrze parafię. 10 czerwca 1986 roku papież Jan Paweł II podniósł ją do godności bazyliki mniejszej.