Niewielka świątynia stanęła przy drodze na wzgórze wawelskie, w pobliżu „źródełka świętego Wojciecha”. Obecny romański kościół został zbudowany na początku XII wieku. Kościółek był wielokrotnie przebudowany i obecnie łączy cechy romańskie, gotyckie i barokowe. Z romańskich fragmentów zachowały się elementy kamieniarki: rozglifione okna, portal oraz część muru z kostki kamiennej. 

Najstarsze pisane wzmianki o kościele pochodzą z XVI wieku, a istnienie w tym miejscu budowli potwierdziły prowadzone w XIX i XX wieku badania architektury i prace archeologiczne. Pierwsza świątynia (X-XI wiek), drewniana, składała się z małego prezbiterium, nawy oraz przedsionka; kolejna budowla nabudowana na poprzedniej w drugiej połowie XI wieku posiadała również drewnianą podłogę. Z tego okresu pochodzą też ślady cmentarza odnalezione w pobliżu kościoła. Kamienną budowlę, na bazie dwóch poprzednich, postawiono na przełomie X i XI wieku, a następnie, w XII wieku przebudowano i to właśnie te romańskie mury podziwiamy do dnia dzisiejszego.

W roku 1404, dzięki biskupowi Piotrowi Wyszowi Radolińskiemu, kościół stał się prebendą uniwersytecką. W 1453 roku na zaproszenie kardynała Zbigniewa Oleśnickiego i króla Kazimierza IV Jagiellończyka, to właśnie tutaj wygłaszał swoje kazania niezwykle uznawany wówczas kaznodzieja, święty Jan Kapistran, franciszkanin, założyciel obserwanckiej gałęzi swego zakonu, zwanej popularnie bernardynami.

Kolejna przebudowa świątyni nastąpiła dopiero w wieku XVII. Ze względu na podwyższający się z biegiem czasu poziom rynkowego bruku, kościółek podwyższono o około 4 metry (posadzkę romańską o ponad metr) i wzmocniono cegłą. Wówczas wykuto charakterystyczne okrągłe okienka. Prezbiterium przykryto sklepieniem kolebkowym, zaś nawę kopułą. Odtąd, zamiast od strony południowej, do świątyni wchodzi się wejściem wykutym w ścianie zachodniej. Od północy dobudowano niewielką zakrystię, a nieco później, od strony południowej - drewnianą kaplicę pod wezwaniem świętego Jana Nepomucena. W czasie przeprowadzonej w XVIII wieku restauracji obiektu drewnianą zakrystię wymurowano, świątynię udekorowano malowidłami Andrzeja Radwańskiego, a boczna kaplica przemianowana została na kaplicę błogosławionego Wincentego Kadłubka. Wstawiono też nowe, poświęcone przez biskupa Michała Koźmina ołtarze (między innymi ołtarz główny z XVII-wiecznymi obrazami Matka Boska z Dzieciątkiem i Święta Tekla, oraz z figurami świętego Wojciecha i świętego Stanisława), a także chór i barokowy konfesjonał.

Wraz z wybuchem powstania krakowskiego (1846 rok), w kościele świętego Wojciecha urządzono lazaret dla rannych oraz więzienie. Gruntowny remont zarządzony następnie przez ówczesnego gospodarza, zaowocował nowymi tynkami, przy czym romańskie mury wraz ze strzelistym okienkiem w prezbiterium pozostały wyeksponowane. Wtedy też ustawiono otaczające świątynię kamienne pachołki z łańcuchami.

W czasie międzywojnia udało się m.in. osuszyć fundamenty, naprawić romańskie tynki i dobudować ganek łączący prezbiterium z kaplicą błogosławionego Wincentego. Jednocześnie trwały prace konserwatorskie i badania archeologiczne.

Ostatnich poważnych zmian dokonano w latach 60. XX wieku. Usunięto dwa barokowe ołtarze i ambonę, a popękane malowidła w kopule zastąpiono pracami autorstwa Eugeniusza Czuchorskiego. Wtedy też dokonano podziału na dwa poziomy budowli: górny stanowiła teraz świątynia, zaś dolny ekspozycja dotycząca podziemnej historii Rynku. Tam właśnie, na wystawie zorganizowanej przez Muzeum Archeologiczne w Krakowie, możemy obecnie podziwiać rekonstrukcję pierwszej, drewnianej świątyni pod wezwaniem świętego Wojciecha, fundamenty jej romańskich murów i liczne, odnalezione przez archeologów eksponaty.

Od 1949 roku kościół świętego Wojciecha jest kościołem rektoralnym.