Institución de la que únicamente se dispone de datos dispersos que, sin embargo, permiten esbozar parte de su historia.

Originariamente situado en la actual plaza de Fray Diego de Deza -en el solar que hoy ocupa la iglesia perteneciente al convento de Santa Marina-, el cenobio fue fundado a principios del s. XVI por Antón Gómez de Robles, hijo de Pedro Gómez de Sevilla (miembro del Consejo Real de Enrique IV y Tesorero Mayor de Vizcaya).

No se tiene conocimiento de la comunidad hasta 1564, es decir, un año después de la finalización del Concilio de Trento. En esta fecha se produjo la visita del provincial franciscano, el cual dejó clara su intención de implantar la clausura en los conventos de la Tercera Orden, concretamente en los de Santa Marina, Santa Marta y San Bernabé. Las comunidades de estos cenobios jamás habían vivido el encierro, por lo que rechazaron dicha disposición contando con el apoyo de sus familiares (muchos de ellos caballeros de Órdenes militares e hidalgos) y algunos frailes franciscanos opuestos a la reforma. Como consecuencia de su rebeldía fueron excomulgadas, permaneciendo en esta situación hasta 1571, año en el que gracias a la súplica del Ayuntamiento de Zamora a Giovanni Battista Castagna (nuncio apostólico que, posteriormente, se alzaría con el título de papa Urbano VII) fue levantado el castigo.

Llegados a este punto, Pío V y Felipe II habían desistido de sus intentos reformadores, por lo que se determinó que las casas de las terciarias pasaran a la jurisdicción episcopal. Esta decisión fue acogida con desagrado por las hermanas quienes, en 1574, cuando el obispo (D. Rodrigo de Castro) pretendió que rubricaran una "presentación de obediencia" ante notario, se negaron rotundamente, creyendo que la firma de dicho documento supondría tal sumisión al obispo, que este podría forzarlas a la clausura.

Aunque lograron librarse del encierro una vez más, en 1581 trataron nuevamente de enclaustrarlas. En esta ocasión también contaron con el apoyo de sus familias, pero se les unieron ciertos teólogos, juristas y letrados de las universidades de Salamanca y Alcalá, lo cual supuso que la clausura fuera una vez más impugnada. No obstante en 1587, de la mano del visitador Dr. D. Juan Fonseca (deán de Granada), las medidas para implantar el enclaustramiento se intensificaron: se impusieron censuras, se promulgaron amenazas de destierro, se ejecutaron encierros, se practicaron castigos físicos, etc. actuaciones que le valieron al deán la enemistad de un amplio sector de la ciudad. Aunque el Ayuntamiento intervino para que el proceso se realizara de un modo más moderado, fue ignorado. A pesar de todo, las tres comunidades lograron conservar su régimen abierto.

Sin embargo, en 1619 se inició el proceso definitivo de enclaustración: tras varias décadas de resistencia, estos conventos se encontraban en una situación económica precaria. Felipe III deseaba que, al menos, uno de los tres conventos se destinase a la clausura y aprovechó la situación ofreciendo las rentas de la memoria del capitán D. Diego López Castañón, el cual había dejado en su testamento una dotación para la fundación de un convento en "sus casas". El Ayuntamiento, patrono y administrador de su memoria, señaló al convento de Santa Marina como el más adecuado para la concentración de las monjas "obedientes" al estar localizado junto a las viviendas del capitán Castañón y, tras varias conversaciones, la oferta fue aceptada por la comunidad, quedando la ciudad como su patrona. Así mismo, mediante un acuerdo entre ambas partes, se determinó la extinción de los cenobios de Santa Marta y San Bernabé, cuyos bienes pasarían al de Santa Marina; para lograr dicho objetivo, les fue prohibida la aceptación de novicias, lo cual aseguraba la desaparición de las comunidades a medio plazo.

Al ceder Santa Marina, cabecilla de la resistencia anticlausura, la comunidad de Santa Marta (junto con la de San Bernabé) quedó aislada y en una situación económica frágil, por lo que en 1626 solicitó permiso al obispo para recibir novicias a cambio de guardar clausura. Esta actitud encontró oposición en Santa Marina, pues la aceptación del enclaustramiento por parte de las "martas" suponía el quebrantamiento de las cláusulas de anexión; pero sus reclamaciones no tuvieron efecto.

En 1654 vuelve a referenciarse el convento en una mención a las actuaciones de D. Luís Nieto de Silva (vizconde de San Miguel) durante su cargo como corregidor de la ciudad. Así mismo, en 1671 se tiene noticia de que D. Gómez Rodríguez de Ledesma, caballero hijosdalgo de Zamora, se erigió como patrono de la comunidad; este patronazgo les proporcionó gran estabilidad y posibilitó que, en 1753, llegaran a contar con veintinueve hermanas.

Hasta principios del s. XIX no se tiene conocimiento del devenir del cenobio; de hecho, se ignora cuál fue su destino durante la Guerra de Independencia. De lo que sí se tiene constancia es de que en 1815, una vez liberada la ciudad de la dominación francesa, las hermanas de Santa Marta fueron fusionadas con la comunidad de Santa Marina por orden del obispo D. Pedro Inguanzo Rivero (posteriormente arzobispo de Toledo).

Inmediatamente después, los hermanos procedentes del convento de San Francisco ocuparon el edificio, pues durante el conflicto habían perdido el propio. Allí permanecieron hasta 1821, momento en el que se trasladaron a un nuevo inmueble levantado para tal fin.

El recinto permaneció sin uso durante varios años, pero en 1824 los hermanos de Santo Domingo se instalaron en él para reactivar las cátedras de Humanidades, las cuales habían cesado como consecuencia de la contienda. Allí habitaron hasta 1835, año en el fueron exclaustrados por las leyes desmortizadoras.

El convento, completamente abandonado, fue afectado por un incendio acaecido en 1844, el cual afectó tan profundamente a la estructura que resultó necesaria su demolición.