La primera menció documental d’aquest temple apareix en l’Ordinatio de l’església de Lleida de l’any 1168, on consta que depenia de la pabordia o prepositura de Santa Maria Magdalena. Fou l’església d’un dels ravals de la ciutat, que es formà arran de la conquesta entorn d’un mercat extramurs de la parròquia de Santa Maria Magdalena en direcció a Corbins. Aquest raval, amb el seu mercat, és esmentat per primera vegada el 1179, en una donació a Santes Creus feta pel comte d’Urgell Ermengol VII. L’any 1189 Pere Flaviol deixava en el seu testament un cens de 2 sous a l’església de Sant Pau del Mercadal. L’any 1231 el mercader d’origen occità Hug de Tolosa deixà a l’obra de l’església una masmudina.
A partir del segle XIV, amb la davallada demogràfica, moltes cases del barri del Mercadal es van abandonar, tal com reflecteixen els capbreus del 1382. Els “censos manifestats” del 1429 ja no esmenten cap alberg habitat al Mercadal, excepte la rectoria i l’església de Sant Pau. El 30 de maig de 1429 el rei Alfons el Magnànim va traslladar el mercat al barri de Magdalena. Aleshores l’església de Sant Pau s’abandonà.