La chiesa di San Martino è probabilmente la più antica di Castellazzo Bormida, fondata certamente prima del Mille. I primi dati certi però risalgono al 1106, quando un documento fu stipulato in locum gamundii, in platea s.martini; a quell'epoca forse risalgono i capitelli riportati alla luce presso l'altare e i leoni stilofori posti in facciata, la cui collocazione originaria è del tutto ignota.
La chiesa è in seguito ricostruita nel XIV secolo e subisce ampliamenti nei primi decenni del Cinquecento; i lavori terminarono nel 1534 con lo spostamento in avanti della facciata a inglobare la torre campanaria, mentre la facciata viene definitivamente completata nel 1561. L'aspetto reale della chiesa in questi secoli resta ignoto: dalle tracce esistenti si presume che avesse una grossa finestratura in facciata e cornicioni orizzontali all'esterno. Nel 1929 la chiesa viene pesantemente restaurata e riportata al presunto aspetto iniziale in linea con lo spirito pseudo-conservatore dei restauratori del tempo. Nella notte tra il 15 e il 16 settembre 1895 per una candela lasciata accesa presero fuoco le scale interne del campanile posteriore. Il campanile venne presto ricostruito su disegno dell'arch. Giuseppe Boidi Trotti, sopraelevandolo di circa 15 metri sulle strutture della vecchia torre.
Annesso alla chiesa, il convento di S.Martino è citato per la prima volta in un testamento del 1347. L'aspetto attuale discende dalla ricostruzione avvenuta tra il 1664 e il 1675. Alla fine dell'Ottocento è ridotto ad una sola ala e sono decorate le stanze interne rimaste. L'ala superstite del convento è ancora oggi esistente ed è aperta all'utilizzo della comunità castellazzese,