L'église Saint-Martin se situe dans le centre ancien de Montagnac, elle est bordée à l'est par la rue de l'Église, au sud par une place piétonne et au nord par une cour privée. Cette église romane orientée est composée d’un corps central de plan allongé. Une large nef voûtée en berceau reposant sur deux arcs doubleaux cintrés s’achève par une abside saillante semi-circulaire voûtée d'un cul-de-four. Le chœur est plus bas et plus étroit que la nef dont il est séparée par deux arcs concentriques. Une sacristie est accolée au nord.
Dans la première travée, une porte murée est visible. Celle-ci donnait sans doute accès au presbytère accolé à l'église à l'ouest. L’appareil est composé est composé d’assises régulières en pierre de taille calcaire grisé de moyen appareil et repose sur un soubassement légèrement saillant au niveau du chevet.
L'élévation sud semble avoir été reprise en moellon de calcaire au niveau des contreforts. La nef est éclairée par d'étroites lancettes cintrées à double ébrasement et un oculus sur l'élévation ouest. Quelques décors romans subsistent : chapiteaux ornés d'entrelacs à trois brins.
Le portail en arc surbaissé est situé au sud. L'élévation ouest (non accessible) s'achève en partie supérieure d'un clocher, mur à une baie brisée abritant la cloche. La lecture du bâti va dans le sens d’une disposition en majorité médiévale que l’on peut rapprocher des modèles romans régionaux.
