Avant de parler de l'église Notre-Dame-des-Anges de Collioure, il est important de comprendre que l'église paroissiale initiale était beaucoup plus petite, plus modeste et se trouvait dans la vieille ville de Collioure, laquelle a dû céder la place à un nouveau projet de fortification en 1672. 

En effet, pour protéger Collioure des Espagnols, Louis XIV, qui avait hérité de Collioure par le traité des Pyrénées de 1659, demanda au célèbre architecte Sébastien Le Prestre, marquis de Vauban, ingénieur militaire réputé, de mener et de superviser une grande opération de reconstruction des fortifications de Collioure.

Ainsi, Vauban construit une zone de fortification extérieure et démolit plus de 50 maisons ainsi que l'église en 1672, suscitant de vives protestations de la part de la population locale. En effet, leur seule église ayant été démolie, les pratiquants locaux durent tenir leurs offices religieux dans le couvent des Dominicains (aujourd'hui les Celliers des Domicains et le restaurant du Jardin de Collioure). 

Les plaintes des habitants furent entendues et, en 1679, Vauban assigna un nouvel emplacement à l'église, juste à proximité du phare. La première pierre de la nouvelle église fut posée par Vauban le 18 juillet 1684, et la construction fut achevée en 1690. 

L'église a été construite pratiquement au niveau de la mer, dans le style gothique méridional, avec une nef centrale bordée de chapelles et se terminant par une abside semi-circulaire. La pièce maîtresse consiste en un grand autel, réalisé par un sculpteur catalan du nom de Joseph Sunyer au début du XVIIIe siècle, qui est entouré de retables en bois dans chacune des chapelles - un total de neuf, tous recouverts de feuilles d'or et de peinture, dans toute la pureté de la tradition de l'art baroque.

L'église recèle de nombreux trésors, dont deux croix de procession en argent et bois gravé (XVIe et XVIIe siècles), des chandeliers en argent (XVIIe siècle), en argent et vermeil (XVIIe siècle), des reliquaires en vermeil (XIIIe, XIVe et XVIe siècles), des encensoirs en argent (XVIIe et XVIIIe siècles), des plats à aumônes en cuivre et des bâtons de procession ou des mats (XVIIe et XVIIIe siècles).

Quant au clocher, son histoire est plus ancienne, puisqu'il existait bien avant l'église et qu'il était le principal phare du port de Collioure. Le premier phare a été partiellement détruit à la fin du règne du Royaume de Majorque. 

Puis, sur ses fondations, une tour plus haute a été édifiée vers la fin du XIVe siècle, atteignant environ les deux tiers de sa hauteur actuelle. Les murs épais laissent entendre qu'il s'agissait également d'une structure à vocation défensive et qu'une chaîne tendue d'un côté à l'autre du passage permettait de fermer l'entrée du port.

Le phare a ensuite été transformé en prison avant que l'église ne soit finalement construite et que l'on y ajoute un étage supplémentaire pour en faire le clocher que l'on connaît aujourd'hui. 
Au début du XIXe siècle, le sommet du clocher a été réaménagé en y ajoutant un dôme octogonal recouvert d'un enduit rose, lui conférant ainsi l'aspect emblématique qu'on lui connaît aujourd'hui.