Intorno al 1720 la chiesa sostituì un precedente edificio romanico che era stato donato da Guelfo IV nel 1056 come luogo di sepoltura dei Guelfi. La chiesa e il relativo monastero benedettino sorgono sul sito di un palatinato sul Martinsberg risalente al X secolo e furono dotati della proprietà di questo originale castello ancestrale dei guelfi svevi. Questo a sua volta fu costruito sul sito di un palazzo alamannico, che si trovava accanto a un santuario germanico. I guelfi immigrati dal centro dell'impero francone nella zona della Mosa/Mosella consacrarono la chiesa al santo nazionale francone Martino di Tours.
La prima pietra della chiesa barocca fu posta il 22 agosto 1715. Ha sostituito la chiesa romanica dell'abbazia benedettina. Il nuovo edificio fu consacrato durante il mandato dell'abate Sebastian Hyller il 10 settembre 1724 dal vescovo di Costanza Johann Franz Schenk von Stauffenberg; i santi titolari sono Martin von Tours e Oswald.
Con un'altezza della cupola di 67 metri e una lunghezza di 102 metri, la chiesa è la più grande chiesa barocca della Germania e del nord delle Alpi. L'abate Hyller, da cui prende il nome una strada a Weingarten, scelse deliberatamente per la nuova chiesa quasi la metà delle dimensioni della Basilica di San Pietro a Roma. I ricchi stucchi furono realizzati dallo stuccatore Giacomo Antonio Corbellini su architetto Donato Giuseppe Frisoni. Il Wessobrunner Franz Schmuzer realizzò sei altari laterali. Gli stalli del coro furono scolpiti tra il 1720 e il 1724 dallo scultore e stuccatore Joseph Anton Feuchtmayer.
Dopo la soppressione dell'abbazia benedettina nel 1803, la chiesa funge da chiesa parrocchiale della parrocchia cattolica di San Martino. Dal 1922 al 2010 fu anche chiesa monastica della ripopolata abbazia benedettina di Weingarten. In occasione del 900° anniversario della fondazione dell'abbazia benedettina da parte dei Guelfi, la chiesa fu inaugurata nel 1956 da Papa Pio XII. elevata a basilica minore.
La reliquia del Sacro Sangue custodita nella chiesa è oggetto di venerazione religiosa in tutta l'Alta Svevia. È al centro di una delle più grandi processioni equestri d'Europa, l'annuale Blood Ride (Wikipedia).