L'église construite au 15e siècle se présentait telle qu'elle est figurée sur le cadastre napoléonien, avant les deux campagnes de travaux entreprises en 1870-1871 par l'architecte départemental et diocésain Vanginot, puis en 1889 et en 1891 par l'architecte Lacombe.

La première campagne visait à régulariser l'édifice tout en l'agrandissant, motivée par le conseil de la fabrique de Saint-Martin de Limouze qui s'appuyait sur le désir ainsi formulé par l'évêque Joseph Bourret, futur cardinal, lors d'une visite à l'église de Saint-Martin ""qu'on construisit une sacristie, celle qui existe étant mal saine et beaucoup trop petite, qu'on agrandit la chapelle qui est du côté du midi et qu'on en construisit une autre à la suite, pour être le pendant de celles qui sont au nord [...], et qu'on enlève "le mur qui sépare les deux chapelles du nord de manière à avoir des bas-côtés", et que l'on fasse enfin "disparaître la tribune".

La restauration menée par Vanginot en 1870-1871 suivra les consignes de l'évêque, comme en témoignent les traces d'arrachement, sur l'arc doubleau, du mur qui séparait les deux chapelles nord. En 1889, Lacombe constate le bon état de l'église, mentionnant la restauration de son prédécesseur, et poursuit l'agrandissement et la régularisation de l'édifice par la construction des deux chapelles latérales, à l'ouest cette fois, prolongeant les bas-côtés. Deux ans plus tard, constatant les lézardes menaçantes du clocher, il entreprend sa démolition et la construction d'un nouveau clocher, adossé à l'ancienne façade occidentale. C'est une nouvelle façade qui est alors créée, avec un portail néogothique dans lequel prend place un relief sculpté par François Mahoux. Le sculpteur ruthénois représente le célèbre épisode de charité de saint Martin, vêtu de son habit de soldat romain et découpant son manteau pour le donner à un mendiant. Le rez-de-chaussée de la travée du clocher est couvert d'une voûte à croisée d'ogives dont la clef portant la date de 1892, marque la fin des travaux. L'ancien portail de l'église est alors déposé et très probablement remployé à l'entrée du cimetière.