En el lugar que hoy ocupa la iglesia se constata, desde 1148, la existencia de una ermita. En 1588, al necesitar el barrio un templo mayor, se derriba la iglesia, pero se mantiene la torre, lateral a la actual cabecera y similar en volumetría y composición a la de Santa María la Antigua, con elementos de transición del Románico al Gótico.

El cuerpo del templo, obra de Diego de Praves (1588), consta de una sola nave, de bóveda de cañón, con capillas entre contrafuertes y capilla mayor de planta cuadrangular. Desde 1621 dirigirá la obra su hijo Francisco de Praves. La fachada se concluye en 1721, con un relieve representando a San Martín entregando su capa a un mendigo, obra de Antonio Tomé.

En 1968 se restaura por hundimiento de bóvedas y cubiertas, se reduce la altura de los muros y se instalan unos cielos rasos de escayola.