Un monastère, dédié à saint Saturnin et doté d'un hospice et d'un orphelinat, est fondé par l'évêque Maimbœuf au VIIe siècle. L'église, devenue collégiale depuis au moins la fin du XIe siècle, prend définitivement le nom de son saint fondateur au siècle suivant. L'église est reconstruite dans le courant du XIIe siècle, probablement dans le 2e tiers. Dans le 3e quart du XVe siècle, la collégiale fait l'objet de rénovations : en 1460, marché est passé avec Jean Cerinet et Jean Tirehote pour refaire la charpente de la nef, masquant dès lors largement de ce côté l'arcature du clocher. D'autres travaux de charpenterie et de restauration de maçonnerie, ces derniers confiés à Jean Suart et Pierre Legendre, interviennent vers 1469. La salle capitulaire est reconstruite en 1550 par l'architecte Olivier Le Cerf. Le maçon Toussaint De La Porte, assisté du charpentier Pasquier Moullier, réédifie en 1581 la chapelle de Saint-Guinefort au chevet de la collégiale. Mais dès la fin du XVIe siècle, le cloître n'existe plus qu'à l'état de vestiges. Au XVIIe siècle, des maisons ont remplacé les lieux communs. Le chapitre est supprimé en 1702 pour être annexé au séminaire tenu par les sulpiciens. L'église est détruite en 1793, le terrain ainsi dégagé devenant le marché aux fleurs puis la partie basse de la rue d'Alsace. Un vestige de muraille avec une colonne engagée, formant l'angle sud-ouest de la nef, englobé dans une habitation, subsiste jusqu'à la restructuration, vers 1880, de cette partie de la place du Ralliement.