O primeiro prédio a abrigar a matriz, na época denominada “Nossa Senhora da Assumpção”, foi construído pelo próprio Martim Afonso de Souza, em 1532, e acredita-se que tenha sido a primeira igreja erguida em São Vicente. Tal edificação situava-se no local em que ocorreu a fundação oficial da Vila De São Vicente, no trecho compreendido entre o Morro dos Barbosas, a Biquinha e a Praia de São Vicente (Gonzaguinha).
Em 1542, entretanto, uma grande onda avançou sobre São Vicente, deixando parte da Vila submersa. Nesta área encontrava-se a primeira Igreja Matriz da região, sendo assim necessária sua reconstrução em um local mais afastado do mar. Depois do maremoto, foram erguidas duas igrejas: a de Santo Antônio (também destruída posteriormente) e a de Nossa Senhora da Praia, a qual acredita-se que se encontrava no mesmo lugar que a igreja Matriz ocupa hoje. Para recuperar objetos de valor que haviam ficado submersos com o maremoto, o governo local providenciou, em 1543, o primeiro salvamento subaquático do Brasil, que retirou do mar o pelourinho de pedra (que hoje se encontra no Museu Paulista), os sinos da Matriz e outros objetos de valor da Igreja.
Sabe-se que foram feitas diversas reformas na edificação da mesma desde então, sendo a mais relevante feita provavelmente após um ataque de piratas em São Vicente, quando, em 1757, a atual igreja teria sido reconstruída sobre as ruínas da anterior (condição em que o assalto a havia deixado).
Houve também uma reforma, já nos anos 2000, que visava recuperar e restaurar o que seria a estrutura original da igreja, sendo concluída em 2006. Na ocasião, foram descobertas lápides próximas ao altar e a escadaria original da entrada.
