Die Ursprünge der St.-Marien-Kirche liegen im Dunkeln. Zum ersten Mal wird ein Prediger an St. Marien im Jahre 1232 urkundlich erwähnt. Der erste St. Marien-Kirchbau war eine frühgotische Hallenkirche mit einer Gewölbehöhe von ca. 15 Metern und einem einfachen Satteldach, dessen Wandanschluss man heute noch an der Ostseite des Kirchturms sehen kann.

Nachdem 1265 St. Marien zur Hauptkirche der Stadt Rostock ernannt wurde, genügte dieser Bau den Ansprüchen der Bürgerschaft auf Dauer nicht mehr. So begann man 1290 mit dem Ausbau zu einer Basilika nach dem Vorbild der Lübecker Marienkirche. Über einhundert Jahre dauerten die Bauarbeiten. Seit 1440 hat die Kirche und seit 1796 der Turm die heutige Gestalt.

Bis zur Jahrhundertwende 19./20. Jahrhundert war St. Marien Universitätskirche. Schilder im Professorengestühl weisen noch darauf hin. Seit einigen Jahren findet um das Eröffnungsdatum der Universität herum die feierliche Immatrikulation der neuen Studenten in St. Marien statt.

Die umfangreiche Kirchenbibliothek von St. Marien wurde damals der Universitätsbibliothek zugeführt.

Eine besondere Sehenswürdigkeit ist die astronomische Uhr. Diese wurde 1472 vom Uhrmacher Hans Düringer geschaffen, wobei das Hauptuhrwerk noch heute die originalen Teile aus jener Zeit enthält. Sowohl das Hauptuhrwerk als auch das Kalenderwerk und Glockenspiel, Apostelumgang und Stundenglocke werden täglich per Hand aufgezogen. 1642 wurde die Uhr um das Glockenspiel, den Apostelumgang und das kunstvolle Renaissancegehäuse erweitert. Ganz oben bewegen sich auf einer herausragenden Plattform täglich um 12.00 Uhr und um 24.00 Uhr sechs Figuren (Evangelisten und Apostel) in feierlicher Prozession an dem in der Mitte stehenden und sie segnenden Christus vorbei. Dazu erklingt zu jeder vollen Stunde das Glockenspiel.