Ο αρχικός ναός της Αγίας Μαρίνας κτίστηκε μετά την εκδίωξη των χριστιανών από το Κάστρο το 1611, και σίγουρα υπήρχε το 1640. Ο ναός αυτός ανακαινίστηκε εξ ολοκλήρου το 1791 και ήταν ο ωραιότερος της πόλης την εποχή εκείνη, αλλά καταστράφηκε εν μέρει κατά την πολιορκία του Αλή Πασά των Ιωαννίνων το 1820-1822 και πυρπολήθηκε τελειωτικά από ληστές το 1829. Το 1852 ανηγέρθη ο σημερινός ναός με δωρεά του ευεργέτη Νικόλαου Ζωσιμά. 

Πρόκειται για τρίκλιτη ξυλόστεγη βασιλική με τρούλλο και γυναικωνίτη στα δυτικά. Οι εργασίες ολοκληρώθηκαν το 1856 με το χαγιάτι και το 1862-1863 με το τέμπλο. Το 1857 ανηγέρθη στην αυλή του ναού παρεκκλήσιο του Νεομάρτυρα Ιωάννη του εξ Ιωαννίνων, του οποίου το σπίτι ήταν πολύ κοντά στο ναό.