Hinter dem Rathaus recken sich die gotischen Türme der Kirche St. Marien eindrucksvoll in die Höhe. Die Kirche wurde 1283 erstmals erwähnt. Zunächst wurde die St.-Marien-Kirche als romanische Basilika gebaut. Im späten 14. Jahrhundert erhielt dieser Bau zwei Türme.
1420 begann man damit an Stelle der romanischen Basilika eine spätgotische dreischiffige Hallenkirche mit Umgangschor zu setzen. Schon 1447 wurde das Kirchenschiff überwölbt und am Bartholomäustag (24.08.) desselben Jahres geweiht. Die Marienkapelle baute man von 1470 bis 1473 an. In dieser Zeit wurde auch der Hochaltar aufgestellt. Die heutigen Doppeltürme wurden um 1516 vollendet.
Die Kirche diente der Kaufmannsgilde als Hauptpfarrkirche und schließt sich als Ratskirche direkt ans Rathaus an. 1538 wurde in der Marienkirche die erste reformatorische Predigt in der Mark Brandenburg gehalten.
Ein besonderes Ausstattungsstück ist die gotische Bronzefünte, die im 13. Jahrhundert die steinernen Taufbecken vor allem in den Hansestädten und an der südlichen Ostseeküste ablösten. Dieses Taufbecken stammt von 1474 und ruht auf den vier Evangelisten: Matthäus als Engel, Johannes mit einem Adlerkopf, Lucas mit einem Stierkopf und Markus mit einem Löwenkopf, bei dem sich als Besonderheit die Zunge bewegen lässt.
Ein weiteres einzigartiges Ausstellungsstück ist die astronomische Uhr, die sich unterhalb der Orgelempore befindet. Sie ist, wie alle astronomischen Uhren, mit drei mal drei Metern sehr groß und entstand, wie im Tierkreiszeichen Löwe erkenntlich, im Jahr 1552. Die Tageszeit wird auf ihr in einer 24-Stunden-Einteilung gezeigt.
Weiterhin kann man ihr Informationen zum Mondstand und dem Verlauf des astronomischen Tierkreis-Jahres entnehmen. Der Zeitmesser weist neben dem großen und kleinen Zeiger für die Uhrzeit zwei weitere Zeiger auf, die an ihren Enden mit dem Mond, der Sonne und zwei Sternen besetzt sind. Dabei zeigt der Sonnenzeiger auf den aktuellen Monat und Tag, der am inneren Zahlenkranz abgelesen werden kann. Die beiden Sterne dienen nur als Gegengewicht für Sonne und Mond.
Auf der Uhrenmitte ist eine kreisförmige blaue Fläche mit Sternbemalung zu sehen, über die scheinbar eine kleine runde Scheibe wandert. Diese Scheibe wird je nach Mondphase ganz gelb oder teilweise schwarz.
Die im 19. Jahrhundert nicht mehr funktionierende Uhr wurde vom damaligen Unterküster der Marienkirche unter Verwendung alter Teile des Uhrwerks vervollständigt. Jedoch zerstörte dieser die Uhr dann auch wieder mutwillig. Erst in den 1970er Jahre fand der Stendaler Goldschmiedemeister Oskar Roever alte Teile des Uhrwerkes und machte sich an die langwierige Restaurierung. Nach zwei Jahren Arbeit konnte die Uhr im Mai 1977 endlich wieder funktionstüchtig übergeben werden. Seit diesem Zeitpunkt wird sie regelmäßig aufgezogen. Für den Antrieb der Uhr kommt ein 65kg schweres Gewicht zum Einsatz.
Es sind nur noch wenige dieser Uhren im Doberaner Münster, in der Stralsunder Nikolaikirche, der Lübecker Marienkirche, in Wismar und in Danzig oft nur teilweise erhalten geblieben. Einzig in der Rostocker Marienkirche findet sich noch ein weiteres funktionierendes Exemplar einer hanseatischen astronomischen Uhr.
