D’aquesta església coneixem la seva localització aproximada gràcies a uns dibuixos de la ciutat fets, a mitjan segle XVI, pel pintor flamenc A. van den Wyngaerde; segons aquests dibuixos, l’església estaria situada a la zona baixa de la ciutat, prop d’on avui hi ha l’estació de ferrocarril. L’església de Sant Miquel del Mar fou feta bastir i costejada per l’arquebisbe Aspàreg de la Barca, el qual, segons una escriptura datada el 18 de juny de 1225, reconeixia emprar en dita empresa fins a 6 000 morabatins. La parellada de terra on fou construïda havia estat cedida a l’esmentat prelat el 8 d’octubre de 1224 per Joan de Castre en canvi d’un deute. En el testament del mencionat personatge, atorgat el 1243, expressava la voluntat d’ésser sepultat davant la porta de l’ecclesie Sancti Michaells de Marí.
L’arquebisbe Aspàreg de la Barca volia convertir el temple de Sant Miquel del Mar en l’església parroquial dels futurs pobladors del barri marítim, però l’oposició del capítol l’obligà a acceptar una concòrdia l’I d’octubre de l’any 1227, segons la qual el nou temple quedaria reduït a la condició d’oratori públic. El 13 de febrer de 1391 l’arquebisbe Ènnec de Vallterra uní dita església a la dignitat de la succentoria segona de la seu, unió que es mantingué fins a la supressió de les succentories, feta pel cardenal Gaspar Cervantes de Gaeta, el 4 de febrer de l’any 1573.
Segurament, durant la guerra civil catalana del segle XV l’església restà en estat ruïnós i fou reparada a l’inici del segle XVI. A mitjan segle XVII, en temps de la guerra dels Segadors, l’església de Sant Miquel del Mar, com altres temples suburbans de la ciutat, fou totalment aterrada.