Происхождение Церкви относят к временам правления короля Хайме I завоевателя. Король был заинтересован в создании постоянного населения на побережье, поэтому он создал население «Виланова Марис Валентию» в Грао-де-Валенсии в 1249 году. Как и каждое образованное поселение, это должно было иметь свой собственный храм, а нынешняя церковь является финальным результатом этого начинания.
В 1333 году храм был освящен как Санта-Мария дель-Мар в городе Валенсии («Esglesia de Santa Maria de la Mar de la Ciutat de Valencia») и в 1392 году как Santa María del Grao. Наконец, его нынешнее имя Санта-Марии дель-Мар преобладало.
Из описания этого древнего храма сохранился графический документ от 1563 года, в котором художник фламендо антрон Ван Ден Гиджиерда показывает аспект Грао-де-Валенсии, и среди домов можно увидеть церковь. Из немногих данных, которые остались от тех времен, можно сделать вывод, что это был уникальный храм в виде корабля 25 метров в длину и 18 метров в ширину.