Pierwsza dzwonnica sandomierskiej kolegiaty usytuowana była po południowej stronie kościoła, od strony Wisły. Miejsce jej lokalizacji było jednak niefortunne, jako że nieuregulowana rzeka często podmywała krawędź kolegiackiego wzgórza. Efektem osłabienia podłoża było polecenie władz kościelnych, by tylko znamienitym osobom dzwonił największy z dzwonów. Dzieła zniszczenia dokonał potop szwedzki, kiedy to w wielkim pożarze spłonął dach kolegiaty i część dzwonnicy, a dzwony uległy stopieniu.

Do budowy nowej dzwonnicy przystąpiono w 1737 roku. Została usytuowana w miejscu domu świątników, który wyburzono, a świątników ulokowano w domu, który dziś stanowi fragment plebanii. Świątnicy rekrutowali się z pobliskich Świątnik i w kolegiacie pełnili różne posługi oraz byli dzwonnikami. Pierwszy etap prac został zakończony w 1741 roku, lecz powolne tempo budowy i słabo zabezpieczony hełm dzwonnicy spowodowały zmurszenie drewnianych elementów wieży i konieczność ich wymiany. Do zakończenia budowy doszło ostatecznie w roku 1760, kiedy to zakupiono blachę miedzianą na pokrycie hełmu.

W 1889 roku dokonano rekonstrukcji dzwonnicy. Wykonano nowe wiązania dla wielkiego dzwonu, wymieniono 128 stopni schodów oraz pokryto hełm nową blachą. Na dzwonnicy znajdują się trzy dzwony: wielki - "Michał Anioł z 1667 roku, mniejszy - "Najświętsza Maria Panna z 1750 roku i trzeci z 1770 roku. Kuriozalną ciekawostką jest fakt, że w XVIII wieku kolegiackie dzwony już o trzeciej w nocy zwoływały wiernych na jutrznię. Według tradycji, wieczorem dzwony katedry uderzają za poległych w bitwie pod Warną oraz za tych, co utonęli w Wiśle.

Obecnie udostępnione do zwiedzania są podziemia dzwonnicy, które miały służyć jako więzienie dla księży, którzy byli nieposłuszni wobec władzy carskiej.