Tra i numerosi luoghi di culto di Empoli, la Collegiata di Sant'Andrea è il più antico, dalle origini ancora non ben precisate, e importante. Ospita infatti anche un Museo, che si arricchisce principalmente proprio delle opere della chiesa.

Una fonte indiretta, chiamata dagli storici l'Anonimo Empolese riferisce in uno scritto del 1567, incentrato sulle vicende dell'assedio spagnolo di Empoli del 1530, alcuni dati riguardanti la Collegiata. In base alla ricostruzione storica di questo personaggio, probabilmente un canonico, la "plebe di Sant'Andrea" risalirebbe alla fine del V secolo d.C., e sarebbe perciò da annoverare fra le più antiche della Toscana. Tale notizia trarrebbe conferma anche da un documento dell'840, nel quale si elencano in successione i nomi degli otto pievani di Empoli, un numero che fa ipotizzare che la struttura fosse attiva già da più di un secolo. Un recente scavo archeologico ha messo in luce reperti (tra i quali numerose sepolture) che confermano tali supposizioni.
Il primo documento conosciuto, nel quale è citata la Collegiata di Empoli, è comunque del 1059. Si tratta di una bolla con la quale il Papa Niccolò II concesse al pievano di riscuotere i tributi e le rendite del contado in luogo dei conti Guidi e Alberti. Da un'iscrizione presente sulla facciata si è appreso che la Collegiata nella sua struttura attuale venne realizzata intorno al 1093. Un secolo più tardi la facciata fu decorata in marmo bianco e verde, secondo lo stile romanico fiorentino della chiesa di San Miniato al Monte, con la quale si notavano evidenti somiglianze prima che vi fossero operate altre modifiche.
Nel 1735, infatti, la chiesa fu oggetto di una radicale ristrutturazione, diretta dall'architetto Ferdinando Ruggeri, che ne modificò alcuni dei suoi aspetti peculiari. La facciata assunse così l'attuale forma quadrata. Il tetto fu sollevato e purtroppo venne a mancare la ripartizione in tre navate dell'interno. Ulteriori cambiamenti avvennero nei primi dell'Ottocento e riguardarono soprattutto il prospetto e lo spostamento e ampliamento del timpano.
La Collegiata conserva al suo interno importanti opere d'arte. Sull'altare maggiore si può ammirare la "Madonna in trono fra i Santi Martino, Andrea, Agata e Giovanni Battista" di Lorenzo di Bicci. Il museo all'interno della chiesa si arricchisce inoltre di numerosi oggetti liturgici e codici miniati delle epoche più disparate.