Jednym z istotniejszych elementów średniowiecznego zespołu osadniczego w początkach Sandomierza było wzgórze zwane świętojakubskim z kościołem p. w. św. Jakuba, przekazanym sprowadzonym doń w 1226 roku staraniem krakowskiego biskupa Iwona z rodu Odrowążów zakonnikom dominikańskim. Przekazanie istniejącej świątyni zdecydowało o konieczności powstania nowego kościoła parafialnego dla, zapewne dość licznej, grupy mieszkańców podgrodzia.
Fundatorem kościoła dla nowo utworzonej parafii miał być także biskup krakowski Iwo. Nowy kościół p. w. św. Pawła był niewątpliwie świątynią drewnianą, usytuowaną na wzgórzu, zwanym od jego wezwania świetopawelskim, zapewne mniej więcej w tym samym miejscu, gdzie stoi dzisiejszy kościół. Niestety, z powodu braku zachowanych źródeł i poważniejszych badań terenowych, nie są zbyt dobrze znane dalsze losy drewnianej świątyni. Nie można wykluczyć, że pierwotna świątynia, usytuowana na terenie osady pozbawionej urządzeń obronnych, została zniszczona i spalona w trakcie kolejnych najazdów mongolskich, ruskich i litewskich, choć podobnie przyjąć można, że tuż po nich podnosiła się ze zgliszcz i była odbudowywana, również jako budowla drewniana.
Poświęcenie nastąpiło więc w ciągu 2 ćw. XV wieku, zapewne wkrótce po wystawieniu kościoła.
Murowany kościół nie oparł się pożarowi w 1637 roku. Zniszczenia okazały się zapewne dość dotkliwe, a i może świątynia była już wówczas zbyt ciasną, gdyż w ramach odbudowy zdecydowano o powiększeniu kościoła poprzez wydłużenie nawy. Niezbędne prace rozpoczął i przeprowadził własnym kosztem kanonik sandomierski i proboszcz kościoła od 1631 roku, ks. Szymon Dzierżęga. Najprawdopodobniej zniszczeniu uległo również wyposażenie, wspaniale uzupełnione także staraniem proboszcza. Wiemy, że 13 lipca 1651 roku, jeszcze przed śmiercią ks. Dzierżęgi w następnym roku, dwa nowe ołtarze konsekrował biskup sufragan krakowski Wojciech Lipnicki.
Jednakże ostateczny kształt i wystrój wnętrza kościół zawdzięcza kanonikowi Jakubowi Orzechowskiemu, proboszczowi parafii w latach 1706-24. Już w 1706 roku jego staraniem dano w kościele nową posadzkę z marmuru chęcińskiego i odmalowano obraz Nawrócenia św. Pawła z ołtarza głównego. Jego też kosztem w 1715 roku, pracujący nad swymi wielkimi obrazami w kolegiacie, malarz Karol de Prevot wykonał dwa obrazy, przedstawiające historie z życia św. Pawła Apostoła, patrona parafii. Potwierdzeniem są zapiski w kronice kościelnej informujące, że w 1715 r. P. Karolowi de Prewo za dwa Obrazy S. Pawła zł. 64. wypłacono. Były to zapewne obrazy przedstawiające „Cud ze żmiją na Malcie" i „Uzdrowienie chorego mężczyzny" z nastawy ołtarza głównego. Wiemy także, że wypłacono w 1719 r. P. Karolowi za trzy Obrazy Taler bit 6 ...40 zł, a były nimi zapewne trzy małe obrazki, w tym przedstawienie Głowy Chrystusa. Jeszcze raz płacono w 1724 roku za dwa Obrazy P. Karolowi Malarzowi... 83 zł 24 gr., przy czym ta zapłata mogła dotyczyć obrazów z zaginionego tryptyku ołtarza św. Barbary.
Bractwo zatwierdzone zostało bullą papieża Klemensa XI z 1718 roku, ogłoszoną przez biskupa sufragana przemyskiego Stanisława Józefa Hozjusza, z poleceniem nadania uroczystości inauguracji działalności bractwa niezwykle uroczystego charakteru. Zgodnie z tymi zaleceniami, w dzień św. Barbary 1719 roku zjechało do Sandomierza przeszło dziesięć tysięcy wiernych. Po skończonym nabożeństwie w kolegiacie, wielka procesja, mijając trzy bramy triumfalne, dotarła do kościoła św. Pawła, gdzie dokonano pierwszych zapisów do bractwa. Służyła temu specjalnie przygotowana, ozdobna „Księga Żywota Wszytkim Prawowiernym Żyć Wiecznie Pragniącym w Bractwie S. Barbary Panny y Męczenniczki Chrystusowey Patronki Umieraiących Otworzana w Kościele Farnym S. Pawła Apostoła na Starym Sandomierzu Roku Pańskiego 1719", która zachowała się do dnia dzisiejszego.
Ukoronowaniem działalności proboszcza było wystawienie własnym kosztem w 1745 roku wspaniałej, murowanej dzwonnicy.