Перестройка произошла, по-видимому, в середине XIV в. Такие, как в этом храме, восьмигранные столбы встречаются в Германии, Швеции и Финляндии в XIV в. В частности, следует указать на собор в Турку, в Финляндии, где строительство нового хора было закончено к 1366 г. Прообразом при сооружении этого хора служила продольная часть собора в Тарту. Мариинская церковь упоминается в источниках впервые в 1316 г. Она была расположена на месте южного флигеля главного здания университета. В начале XVIII в. церковь обгорела и с тех пор стояла в развалинах. В конце XVIII в. развалины были снесены и материал использован для новостроек. В 1803—1809 гг. на месте развалин И. В. Краузе построил главное здание университета, существующее в настоящее время.

Судя по рисункам XVIII в., Мариинская церковь была трехнефной базиликой. Средний неф состоял из четырех травей. Из шести столбов к 1763 г. уцелели лишь три северных. С запада была пристроена четырехгранная башня.

Хор имел удлиненную форму и был такой же ширины, как и средний неф; он имел завершение в виде трех сторон восьмиугольника. Стены апсиды подпирались снаружи контрфорсами с четырьмя уступами. Как на южной, так и на северной стороне церкви на протяжении всей длины нефов были пристройки, о времени сооружения которых, так же как и о их назначении, трудно сказать что-нибудь определенное. В интерьере обращает на себя внимание довольно своеобразное оформление верхней стены.

В северной стене над аркадами имеются ниши, по пяти в стене каждой травей. Небольшие оконные проемы имеются только в каждой из средних ниш. На углах западного фасада церкви были небольшие многогранные башни с винтовой лестницей в каждой.