Der Dom St. Martin in Eisenstadt wurde erstmals 1264 erwähnt. Von dieser Kapelle sind noch Reste eines romanischen Fundamentes im Bereich des heutigen Chores vorhanden. Im 13. Jahrhundert wurde die Kapelle durch den Anbau eines frühgotischen Chores erweitert. Im 14. Jahrhundert wurde eine Kapelle für Laien hinzugefügt. 1460 wurde die Kirche unter dem Stadthauptmann Johann Siebenhirter als Wehrkirche umgebaut, da nach dem Fall von Konstantinopel 1453 ein Angriff der Türken erwartet wurde. Der gotische Bau wurde 1522 fertiggestellt. Nach dem großen Brand von 1589 vergingen fast 30 Jahre, bis die stark beschädigte Kirche zwischen 1610 und 1629 wieder aufgebaut wurde.
1777 wurde ein großes Altarbild von Stefan Dorffmeister hinzugefügt, das die "Verklärung des heiligen Martin" darstellt. Im darauffolgenden Jahr baute der Wiener Orgelbauer Malleck auf Anweisung von Joseph Haydn eine Orgel ein.
Nach der Gründung der Diözese Eisenstadt wurde die Martinskirche 1960 in den Rang einer Kathedrale erhoben. Der heilige Martin wurde zum Schutzpatron der Diözese und des Landes. Unter Bischof Stephan László wurden 1960 der Innenraum und die Fenster erneuert.
Die Kathedrale ist berühmt für ihre Kirchenmusik. Hier finden auch die Konzerte der jährlichen Haydn-Festspiele statt. In den Jahren 2002/2003 wurde die Kathedrale erneut renoviert, der Innenraum wurde umgestaltet. Die moderne Ausstattung wurde von der Künstlerin Brigitte Kowanz entworfen.
