Die erste Erwähnung einer Kirche in Rheine geschieht in einer Kaiserurkunde Ludwigs des Frommen (813-840) im Jahr 838. Die neueste Forschung nimmt allerdings an, dass bereits zwischen 775 und 785 am Standort der jetzigen Stadtkirche eine in Stein gemauerte Kirche gestanden hat. Folglich gehört Sankt Dionysius zu den Urpfarreien im Bereich des erst 805 von Bischof Liudger gegründeten Bistums Münster.
Die früheste schriftliche Nachricht über die heutige im spätgotischen Stil errichtete Kirche ist eine 1870/72 aufgefundene Weiheurkunde aus dem Jahre 1424. Erbaut wurde die Kirche in vier Bauabschnitten von 1400 bis 1520.