La prima testimonianza di un sacello in questo luogo risale al 1177, quando questa chiesetta era cappella della chiesa di Santa Maria dell'Ospedale del Piave.
La chiesetta fu oggetto di cambi di giurisdizione nel passare dei secoli: nel 1229 divenne parte dei beni dell'Abbazia cistercense di Follina per poi passare a quello di Santa Maria degli Angeli di Murano nel 1495, fino alla caduta della Serenissima.
L'antica chiesetta fu sostituita dall'odierno tempietto vocato a San Martino dalle linee neoclassiche nel 1842, per volere dei Balbi Valier, famiglia illustre di Pieve di Soligo, per accogliervi le proprie sepolture. È per questo che sotto il colonnato d'accesso sono collocate alcune lapidi dei membri della famiglia Balbi Valier e Sammartini.
