La fundación del Hospital de San Martín tuvo lugar el 28 de octubre de 1481 por Martín González de Navarra. Ese día dictaba su testamento para crear una institución de acogida de enfermos y pobres necesitados de asistencia sanitaria.
El edificio estaba ubicado en paralelo a la iglesia del Sagrario y las capillas situadas al norte de la catedral. Entre la iglesia del hospital y la catedral existía una calle llamada de San Martín, cuyo ancho era el suficiente para el paso de una carreta.
El recinto hospitalario contaba con dos salas de permanencia, una para hombres y otra para mujeres, más las habitaciones del servicio, la cocina, el área de los asistentes, una iglesia de regular tamaño, la huerta y un camposanto. A ellas se unió la sala destinada a los expósitos (ubicados en el edificio desde la segunda mitad del siglo XVII) y sus cortas dependencias anexas.
A mediados del siglo XVIII, la cercanía del hospital a la catedral, la antigüedad de sus dependencias y el deseo de los eclesiásticos de ampliar el templo catedralicio fueron factores determinantes para adquirir y demoler el hospital, destinando su solar a ampliar el recinto de la catedral hacia el norte.
A fines de 1780 el antiguo hospital comienza a ser desmantelado, conduciéndose a los enfermos a la sede del nuevo centro, que se situaría en el barrio de San Juan, gracias a las donaciones del obispo Cervera.
En 1799 se arrasan los últimos vestigios del antiguo hospital.