Le origini della chiesa di San Martino sono molto antiche, come attesta una bolla di papa Onorio III del 1223. Quella che oggi vediamo è la quarta chiesa edificata nel corso dei secoli, ed è sorta nel XVIII secolo per opera di due diversi architetti: Alessandro Rossi di Osimo e Domenico Valeri di Jesi.
Probabilmente il primo realizzò il disegno di progetto, mentre il secondo ne effettuò la realizzazione. La chiesa venne inaugurata nel 1741 e fu arricchita con un organo di Gaetano Callido, mentre l'annesso convento fu consacrato solo nel 1758.
Nel 1930 il terremoto causò gravi danni sia al convento che alla chiesa, tanto che si dovette abbattere l'ultimo piano del convento, poichè pericolante, e si procedette anche alla realizzazione di una nuova pavimentazione nella chiesa assieme ad una inopportuna tinteggiatura. Solo negli anni '70 un intervento di restauro ha dato nuovo risalto alla decorazione interna.