A ferences rend a 14. század végén és a 15. század elején kezdte meg a Marosvásárhelyen álló gótikus templom és kolostor építését. Az elkészült hatalmas zarándoktemplom közel másfél évszázadon át – az Erdélyi Fejedelemség koráig – a város egyetlen temploma volt
A 15. század harmincas éveire elkészült a ferences kolostor káptalanterme, valamint keleti és északi szárnya, tovább bővítve a szerzetesi épületegyüttest.
Julian Cesarini pápai legátus és Hunyadi János közbenjárására az addig a kolostort fenntartó konventuális ferenceseket az obszerváns (szigorúbb szabályokat követő) ág váltotta fel. Ebben az időszakban épült meg a templom 55 méter magas tornya is.
Egy 1487-ben kelt oklevél először tett említést a kolostort körülvevő várárokról („Wararokya”) egy telekhatár-leírás kapcsán. Ez arra utal, hogy a 15. század végére a ferences kolostor körül már védőárokkal ellátott erődítés állt.
Egy 1487-ben kelt oklevél először tett említést a kolostort körülvevő várárokról („Wararokya”) egy telekhatár-leírás kapcsán. Ez arra utal, hogy a 15. század végére a ferences kolostor körül már védőárokkal ellátott erődítés állt.
A reformáció során Marosvásárhelyen is gyökeres változások mentek végbe: 1556-ban felszámolták a katolikus kolostort, elűzték az utolsó ferences szerzeteseket. Nem sokkal később, 1557-ben a megüresedett kolostorépületekben megnyílt a Schola Particula nevű protestáns iskola, a későbbi református kollégium elődje. 1559. november 1-jén a Vártemplomban tartott zsinaton a magyar református egyház elfogadta Kálvin János tanításait (helvét hitvallás), ezzel a templom véglegesen a református közösség tulajdonába került.
1571. január 6-án János Zsigmond fejedelem jelenlétében a Vártemplomban megerősítették a tordai országgyűlés korábbi határozatát a vallásszabadságról. Ez a világviszonylatban is kiemelkedő esemény elsőként mondta ki a vallási türelem elvét, és a Vártemplom történetében a tolerancia eszméjének mérföldköveként ismert.
A tizenöt éves háború Erdélyt érintő harcai során Giorgio Basta csapatai dúlták fel Marosvásárhelyt. A Vártemplomot is kifosztották és felégették; boltozata beomlott, a festett üvegablakok és az orgona megsemmisült. A kolostor épületében működő református iskola is elpusztult ebben az időben.
Újjáépítés és erődítmény kiépítése. A pusztítás után a város vezetése ideiglenesen megerődítette a templomot: befalazták ablakait, lőréseket vágtak rajtuk, és 1616-ban Bethlen Gábor fejedelem szabad királyi városi rangra emelve Vásárhelyt a helyreállítást is támogatta. Borsos Tamás főbíró vezetésével nem sokkal ezután megkezdődött a templomot övező új várfalak és bástyák építése, amely közel öt évtizeden át zajlott. A városi céhek is kivették részüket az építkezésből; az így kiépült, szabálytalan ötszög alaprajzú vár hét bástyájával 1658-ra nyerte el végleges formáját.
II. Rákóczi György sikertelen törökellenes hadjárata nyomán török–tatár csapatok törtek Marosvásárhelyre; a Vártemplom ekkor további súlyos károkat szenvedett – beomlott a hajó ideiglenes teteje, elpusztultak a megmaradt középkori üvegablakok, és az orgona is megsemmisült. Az időközben kiépült vár azonban menedéket nyújtott a lakosságnak a támadás során.
Teleki Mihály erdélyi kancellár jelentős adományának köszönhetően újjáépítették a romos templomot; 1693-ra befejeződött a Vártemplom teljes helyreállítása. A templomhajót segesvári mesterek új, festett kazettás famennyezettel látták el, melynek néhány táblája ma is látható emlékként.
A Rákóczi-szabadságharc idején, április 8-án az erdélyi rendek a Vártemplomban tartott gyűlésen Erdély fejedelmévé választották II. Rákóczi Ferencet. Ez is jelzi a Vártemplom kiemelt történelmi szerepét: falai között a középkortól kezdve összesen 37 országgyűlést tartottak a századok során.
A 18. század végén a Vártemplom barokk stílusú átalakításon esett át; 1790 körül Türk Antal marosvásárhelyi építőmester munkája nyomán a hajó enyhén boltozatos, stukkódíszes mennyezetet kapott, és a nyugati oldalon árkádos karzatot építettek be. 1791-ben a szentélyben felállították Johannes Prause brassói orgonaépítő mester 12 regiszteres orgonáját, amelyet Papp Márton festett és aranyozott ki.
A szabadságharc idején a marosvásárhelyi várat császári (osztrák) csapatok szállták meg. Rövid időre osztrák, szász és román katonák táboroztak a Vártemplomban, ami ellehetetlenítette az istentiszteletek tartását, és súlyos károkat okozott a templom berendezésében.
Belső átépítés során elbontották a szentélyben lévő régi fa karzatot, és a korábban ott elhelyezett orgonát áttelepítették a nyugati karzatra. A karzat eltávolítása után a szentély repedezett téglaboltozatát rabichálóval erősítették meg a boltozat stabilizálása érdekében.
Javítási munkák közben egy középkori freskótöredékre bukkantak a befalazott déli kapu timpanonján. Kelemen Lajos művészettörténész megállapítása szerint a falkép Szent Lénárd vértanúságának jelenetét ábrázolta.
A kommunista korszakban is folytatódtak a Vártemplom állagmegóvási és restaurálási munkálatai. Az 1960-as és 1980-as évek felújításai során kijavították a templom külső falait, és helyreállították több eredeti középkori építészeti elemét. A Vártemplom mai külső megjelenése nagyrészt ezeknek a 20. századi renoválásoknak köszönhető.
A nyugati karzaton elhelyezett, időközben megbarnult barokk orgonát teljeskörűen restaurálták, így visszanyerte eredeti pompáját. A felújítás után az orgonát visszahelyezték a szentély keleti oldalán kialakított új pódiumra, és ismét régi fényében szólal meg, hirdetve Isten dicsőségét a templomban.
Átfogó műemléki felújítás zajlott a Vártemplomon, jelentős magyarországi kormányzati és egyházi támogatással. Megerősítették a tetőszerkezetet, kibontották és helyreállították a gótikus ablakok eredeti kőkereteit – a munkálatok során kiderült, hogy az ablakok eredetileg jóval magasabbak voltak, így ezeket mintegy egy méterrel meg is magasították, hogy több fény jusson a templomba–, továbbá teljesen megújult a templom belső tere és a hozzá tartozó gyülekezeti épületek. Öt év kitartó munka eredményeként, mintegy 3 millió eurós beruházással 2022 őszére kívül-belül megújult a Vártemplom; az ünnepélyes hálaadó istentiszteletre 2022. október 22-én került sor, amikor a teljesen felújított templomot a gyülekezet ismét birtokba vehette.
