Convento del que se desconoce tanto su patrono como la fecha de fundación, aunque puede asegurarse que esta se produjo antes de 1476. Dicha afirmación se fundamenta en la información contenida en un documento conservado en el Archivo Histórico Provincial de Zamora en el que, con fecha de 23 de marzo del mencionado año, se registra cómo "Nicolás Franco, nuncio del Papa Sixto IV en España, concede al Monasterio de Santa Marina licencia para realizar cualesquiera obras en la iglesia y monasterio, dejando siempre a salvo los derechos parroquiales".

Esta referencia a los "derechos parroquiales" suscitó rencillas con posterioridad. Y es que junto al convento (aunque no perteneciente a él) se encontraba la iglesia de Santa Marina, la cual originalmente era parroquial. Pero en el año 1487, siendo obispo D. Juan de Meneses, se anexionó el templo al cenobio a instancias de Dª. María de Almanza. La familia Ortega se opuso alegando tener allí su entierro pero, tras la Cédula real de los Reyes Católicos de 28 de noviembre de 1488 y, más importante aún, la Bula de Inocencio VIII promulgada en junio de 1489, la unión entre iglesia y monasterio se hizo oficial y definitiva.

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.

De este modo, el 30 de marzo de 1621 el cenobio de las Marinas comenzó a guardar oficialmente clausura, no sin antes sufrir una reestructuración de su comunidad: el obispo hizo traer tres religiosas de Santa Sofía de Toro para dirigir la nueva clausura, se incorporó una hermana de San Bernabé que deseaba el encierro y seis religiosas marinas (contrarias a la reforma) se marcharon a los conventos de San Pablo y Santa Paula.

Al ceder Santa Marina, cabecilla de la resistencia anticlausura, los otros dos conventos quedaron aislados y en una situación económica frágil, por lo que en 1626 Santa Marta 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.

Tras abrazar la clausura, entre 1669 y 1673 se inició la fábrica de su nuevo convento, el cual comenzó a erigirse en los terrenos de las antiguas viviendas de D. Diego López Castañón. Las obras se dilataron durante varias décadas, quedando constancia de que en 1720 fue rematado su claustro (aunque se presupone que la comunidad se habría trasladado a sus nuevas dependencias varios lustros antes).

Sin embargo, debido a la mala factura del edificio, en algún momento entre 1755 y 1766 (coincidiendo con el obispado de D. Isidro Alonso Cavanillas), se iniciaron labores de reconstrucción, las cuales finalizaron durante el último año del cargo de D. Isidro. A pesar de ello, las obras no debieron acometerse correctamente, pues en 1799 se registran nuevos trabajos de "reedificación".

Pese a los problemas estructurales del inmueble, las hermanas Marinas continuaron creciendo en número, llegando a acoger en 1815 (por orden del obispo D. Pedro Inguanzo Rivero) al total de la comunidad de Santa Marta.

No obstante, con motivo de la revolución de "La Gloriosa" (1868), la comunidad fue expulsada del convento, siendo aprovechado el edificio para albergar primero el Gobierno Civil y, posteriormente, la Delegación de Hacienda. Por tal motivo, las hermanas se vieron obligadas a subsistir en una vivienda alquilada hasta que, tras muchas reclamaciones a los Prelados de la Diócesis, fueron indemnizadas con unas cien mil pesetas. Gracias a esta compensación, a finales del s. XIX las religiosas pudieron adquirir la casa-palacio del marqués de Villagodio (actual Plza. Fray Diego de Deza), lugar donde se asentaron definitivamente y, utilizando los terrenos que antiguamente habían albergado el convento de Santa Marta (destruido en un incendio), erigieron una iglesia.

Actualmente la comunidad sigue en activo.

En 1799 la iglesia, que se encontraba en mal estado, se reconstruyó en su emplazamiento original, finalizando la obra en este año. El proyecto fue encargado al arquitecto Ventura Rodríguez.

Aunque la comunidad fue expulsada de su convento en 1868, la iglesia continuó habilitada para el culto hasta 1877 momento en el que, simbólicamente, Alfonso XII la inauguró como sede de Museo Provincial de Bellas Artes (aunque su apertura efectiva no se produjo hasta 1911).

El 9 de agosto de 1975, el antiguo edificio del convento de Santa Marina (cuya iglesia había sido utilizada hasta el momento como Museo Provincial de Bellas Artes) fue demolido, ocupando actualmente el solar la Plza. de Castilla y León y la Gerencia Territorial del Catastro de Zamora.