Fu completata nel 1143 grazie ad una generosa donazione dell’ammiraglio Giorgio d’Antiochia. Un viaggiatore arabo, Ibn Jubair, che la visito' nel 1184 la defini' "l’opera piu' bella che vi sia al mondo". Oggi purtroppo la chiesa non si presenta piu' nell’originario splendore, avendo subito numerose modifiche che ne hanno deturpato il carattere primitivo. Resta, comunque, uno tra gli edifici piu' belli di Palermo e della Sicilia.
Nel 1436 fu ceduta fu ceduta alle monache del vicino convento "della Martorana", da cui deriva il suo secondo nome, come cappella del convento. Nel 1588, alfine di poter contenere il sempre crescente numero di suore, l’edificio fu sottoposto a lavori di ampliamento: fu allungato abbattendo la facciata originale (sostituita da una barocca), atrio e nartece furono incorporati nella nuova costruzione. Nel 1683 fu demolita l’abside, sostituita da un’ampia cappella affrescata. Intatto nelle sue splendide proporzioni rimase solo il campanile romanico, elevato sull’ingresso della chiesa originaria, seppure privo, purtroppo, a causa di un terremoto nel 1726, della cupoletta che lo sormontava.
Entrando nella chiesa e' ancora possibile cogliere l’originario impianto a croce greca che tanto aveva colpito Ibn Jubair. I mosaici della Martorana, come quelli di Cefalu' ed i piu' belli della Cappella Palatina, sono opera di un gruppo di artisti fatti venire apposta da Costantinopoli a Palermo e che qui lavorarono tra il 1140 ed il 1155. Presso l’ingresso, sul lato settentrionale della navata, c’e' un mosaico dedicatorio in cui e' ritratto Giorgio Antiochieno ai piedi della Vergine, quest’ultima giuntaci in perfetto stato di conservazione. Sul lato opposto troviamo il tesoro forse piu' prezioso della Martorana: un mosaico raffigurante Ruggero II simbolicamente incoronato a Cristo.