Se cree que este puente fue construido para reemplazar a otro, del que aún quedan restos río abajo, que fue destruido en 1203 por una fuerte crecida del río. Dio su nombre a la desaparecida parroquia de San Martín de Tours, que quedaba muy cerca.
La guerra civil entre Pedro I y su medio hermano Enrique de Trastámara sufrió importantes daños, ya que los partidarios del primero destruyeron intencionalmente parte del puente para impedir el acceso de los partidarios de Trastamara a la ciudad. Fue en el año 1368.
Restaurada la paz, y con el arzobispo Pedro Tenorio en la cátedra episcopal, se llevó a cabo su restauración.
Ya en el siglo XVI se completó la torre interior, a la que se añadió el escudo de la ciudad con el águila bicéfala flanqueada por dos reyes sentados.
A lo largo del puente se encuentran diferentes inscripciones que hablan de las reformas realizadas entre los años 1690 y 1790 que le dieron el aspecto que mantiene hoy.
Fue declarado Monumento Nacional en 1921.
