De (Herv.) Martinikerk (Martinikerkhof 1-3) heeft een zeszijdig gesloten koor met kooromgang, een hallenschip met ingebouwd transept, een noordkapel met sacristie en een grote westtoren. De Martinikerk wordt voor het eerst genoemd in 1215.
Op de plaats van het huidige gebouw werd echter rond 800 al een kleine houten kerk opgericht, die in de 10de eeuw plaats maakte voor een eenbeukige tufstenen kerk.Deze voorgangers waren mogelijk gewijd aan de heilige Otger. Waarschijnlijk rond 1220 en in ieder geval voor 1245 werd een nieuwe, romano-gotische kerk voltooid. Van die kerk resteren in het huidige gebouw het muurwerk van het transept, de meloenvormige koepelgewelven van het transept en de twee oostelijke gewelfvakken van het middenschip met het aansluitend muurwerk.
De oostmuur van het zuidelijke transept heeft nog een restant van een dwerggalerij. Het hoogkoor met kooromgang kwam tussen 1400 en 1425 tot stand, evenals de aangrenzende, onderkelderde sacristie. Bij de verdere vergroting van de kerk verliet men de basilicale opbouw. Het hallenschip werd tussen 1430 en omstreeks 1460 opgetrokken, waarbij men gebruik maakte van delen van de romano-gotische kerk. De verbrede en verhoogde zijbeuken kregen dwarskappen en topgevels in Westfaalse trant. De oorspronkelijk ook behouden 13de-eeuwse toren stortte in 1468 in, waarna het schip werd verlengd tot de huidige vier traveeën.
Dit werk zal men omstreeks 1470 hebben voltooid. Rond 1500 verrees tegen de noordzijde van het koor de Noorderkapel, met op de verdieping een librije. De Noorderkapel en de sacristie werden onder één dak gebracht. De librije is in 1670 in tweeën gedeeld; het ene deel dient als consistorie en het andere (sinds 1874) als catechisatiekamer.
Aan de kerkrestauratie in de jaren 1962-'75, naar plannen en onder leiding van Ph.J.W.C. Bolt, P.L. de Vrieze en L.G. Reker, herinnert een tekst boven de zuidelijke toegang van het koor. Bij die restauratie zijn de in 1688 verwijderde dwarskappen met topgevels van het schip gereconstrueerd. Verder kregen de zuiden de noordgevel van het transept weer hun romano-gotische gedaante. Ook het in 1854 afgebroken zuidportaal van het schip, met het aangrenzende Boter- en Broodhuisje, heeft men herbouwd.
Verder zijn de midden-19de-eeuwse gietijzeren en houten ramen van de kerk weer vervangen door natuurstenen traceringen. Onder de Noorderkapel is een betonnen kelder aangebracht en de in 1930 verlaagde vloer van het onderkelderde priesterkoor is toen ook weer verhoogd.
Het interieur wordt in het transept en een deel van het middenschip overdekt door meloenvormige koepelgewelven met ronde ribben. Het gewelf in het noordtransept heeft in de zwikken een aantal klankpotten. De rest van de kerk is voorzien van laat-gotische kruisgewelven. De gewelven van het hoogkoor hebben sinds de restauratie weer hun 16de-eeuwse uiterlijk met gouden sterren op een blauwe ondergrond. De begin 16de eeuw dichtgemaakte galerij van het hoogkoor toont de meest complete serie renaissance-wandschilderingen in Nederland. Rond 1545 zijn in veertien nissen taferelen uit het Nieuwe Testament en vooral uit het leven en lijden van Jezus geschilderd.
Boven de triomfboog bevinden zich resten van een schildering van het Laatste Oordeel. De gewelven hebben decoratieve schilderingen uit diverse perioden; de sluitstenen in de kooromgang tonen wapens van belangrijke Groninger families (circa 1425). De kerk bevat enkele laat-16de-eeuwse cartouches met bijbelteksten. Behalve het bij de restauratie herplaatste 18de-eeuwse ‘hopliedenvenster’ zijn er nog glazen met familiewapens uit 1924. De scheiding die na de Reformatie tussen koor en schip (Preekkerk) werd aangebracht is bij de restauratie gehandhaafd; met materiaal van een wand uit omstreeks 1837 heeft men een nieuwe scheiding gemaakt met een meer open karakter, voor zicht op het koor. De toegangen naar de omgang zijn afgesloten met eikenhouten hekken uit omstreeks 1637.
Tot de inventaris behoren verder een preekstoel (begin 17de eeuw; 1853 gewijzigd), galerijgestoelten voor de Raad (17de eeuw) en vertegenwoordigers van de Ommelanden (omstreeks 1664) en een staande klok uit omstreeks 1600 (wijzerplaat 1635). Het in oorsprong 15de-eeuws orgel onderging in de 16de en 17de eeuw al wijzigingen voor het in 1729-'30 door F.C. Schnitger en A.A. Hinsz aanzienlijk werd vergroot. In het koor staat sinds 1939 een rococo-orgeltje uit Heithuizen (Limburg). De koorvloer bevat grafzerken, waarvan de oudste uit de 16de eeuw dateren, zoals die voor pastoor Everhardus Jarghes (†1535), Johan Horinke (†1557) en Anna de Ligne de Barbasso (†circa 1570).
Verder zijn er de met grote met wapens versierde grafsteen voor burgemeester Johan van Baller en zijn vrouw (1604) en de grafsteen voor legeraanvoerder Johan van den Kornput (†1611). Aan de westzijde van het schip bevindt zich een gedenksteen uit 1862 voor de beroemde, in Groningen geboren humanist Johannes Wessel Gansfort (†1490). In de met netgewelven overdekte Noorderkapel staat een kleine 18de-eeuwse kansel, afkomstig uit Friesland.
De toren van de Martinikerk is het herkenningsteken van de stad. De naar het voorbeeld van de Domtoren te Utrecht opgetrokken gotische onderbouw bestaat uit vier geheel met zandsteen beklede geledingen, waarvan de bovenste achtzijdig is. Het bouwwerk verrees in de jaren 1469-'82 ten westen van de in 1468 ingestorte oude kerktoren. De oorspronkelijke spits werd rond het midden van de 16de eeuw voltooid, maar brandde in 1577 af bij een uit de hand gelopen vreugdevuur. De huidige, achtzijdige bovenbouw van twee geledingen bekroond met een uivormige spits is in 1627 aangebracht en na een blikseminslag in 1822 hersteld. Het rond 1984 voor het laatst gerestaureerde klokkenspel omvat 28 klokken gegoten door F.
Hemony (1662-'63), drie door P. Hemony (1671) en drie door Andreas van den Gheyn (1788). Verder zijn er nog drie luidklokken van Henrick van Trier (1577-'78) en één van Johan Borchardt (1764). De toren is in 1936-1948 gerestaureerd naar plannen van G.W. van Heukelom en toen voor ondergang behoed door het aanbrengen van ingrijpende voorzieningen in gewapend beton. Het torenportaal is in 1949 voorzien van zandstenen beelden van Bernlef, St. Maarten en Agricola, gemaakt door W.
Valk. Tegen de zuidzijde van de toren staat de voorm. kosterij (Martinikerkhof 2), een uit hergebruikte kloostermoppen opgetrokken pand dat nu een horecafunctie heeft.
