Miejscowość Tarnów Opolski wzmiankowana w 1293 r. Od chwili powstania do Parafii należały wioski Tarnów i Kosorowice. W 1774 r. do Parafii dołączono nową wioskę Walidrogi.
Kościół wyliczony w rejestrze świętopietrza w 1447 r. w archiprezbiteriacie strzeleckim. W 1651 r. został spalony przez Szwedów, wnet odbudowany w stylu gotyckim. Poprzedni kościół, który istniał przed funkcjonującym do teraz, wyglądał, jak na fotografii poniżej (z około 1910 r.).
Obecny kościół zbudowano w latach 1913-1916 z zachowaniem części poprzedniego (głównie prezbiterium – patrząc od wejścia na prawo). Konsekrowany 16 maja 1916 r. przez Biskupa Karola Augustyna z Wrocławia.
W latach 1895-1937 proboszczem Parafii był Ks. Czesław Klimas, znany działacz narodowy na Śląsku Opolskim, budowniczy obecnego kościoła. Po nim proboszczami byli: ks. Jerzy Szczeponik (+1965 r.), ks. Zygmunt Sosna (+1987 r.); pochowani obok kościoła.
W 1986 r. z Parafii św. Marcina w Tarnowie Opolskim wyodrębniono Kosorowice, które stały się samodzielną Parafią.
Informcaji o parafii i jej historii można odsłuchać również na stronie Radia Plus Opole w ramach audycji z cyklu "Puls Regionu". Zostały wyemitowane w Radiu Plus Opole w dniach 4-8 maja 2009 r.
Czesław Klimas (ur. 11 czerwca 1865 w Poznaniu, zm. 16 marca 1937 w Tarnowie pod Opolem), ksiądz i polski działacz polonijny na Śląsku, poseł do sejmu pruskiego Republiki Weimarskiej. Urodził się w rodzinie krawca pochodzącego z Górnego Śląska (Krasiejowa koło Opola). Ukończył szkołę podstawową w Poznaniu, później uczył się we wrocławskim gimnazjum, by w stolicy Dolnego Śląska podjąć studia teologiczne. W 1890 roku ukończył studia i 23 czerwca tegoż roku przyjął święcenia kapłańskie. W latach 1890-95 sprawował posługę kapelana domowego u związanego z niemieckim Centrum hr. Ballestrema. W 1895 roku objął probostwo w Tarnowie pod Opolem, z którym związał się na resztę swojego życia. W czasie plebiscytu na Górnym Śląsku aktywnie działał za przyłączeniem go do Polski, po 1922 roku zdecydował się jednak pozostać na Opolszczyźnie, zostając członkiem - założycielem Związku Polaków w Niemczech. W 1924 roku wszedł w skład Zarządu Głównego Związku Harcerstwa Polskiego w Niemczech, a w latach 1925-33 szefował Polsko-Katolickiemu Towarzystwu Szkolnemu na Śląsku Opolskim. W latach 1926-30 sprawował funkcję dyrektora I dzielnicy (Śląsk) Związku Polaków w Niemczech. W kadencji 1924-28 pełnił mandat posła do sejmu pruskiego wybranego w okręgu Opole z listy Polskiej Partii Ludowej. W 1925 roku został radnym sejmiku rejencji opolskiej. Założyciel i prezes spółdzielni "Rolnik", wspierał działalność Związku Akademików -Górnoślązaków Silesia Superior. W latach trzydziestych poświęcił się działalności parafialnej, udało mu się doprowadzić do wybudowania nowego kościoła w Tarnowie. Zmarł w marcu 1937 roku, pochowany w Tarnowie.
Źródła:
Franciszek Hawranek, Czesław Klimas, w: Jan Kantyka i Władysław Zieliński (red.), Śląski słownik biograficzny, t. III, Śląski Instytut Naukowy, Katowice 1981.
Alojzy Targ, Czesław Klimas, w: Polski Słownik Biograficzny, t. XII, 1966-1967.