Fou des dels seus inicis una capella i després tingué funcions parroquials i depengué dels senyors del castell, fins que passà a domini episcopal. Es conegué primerament com a Sant Martí de Voltregà o Sant Martí del Castell, fins que la creença popular de la seva petitesa li donà el nom de Sant Martí Xic. El castell de Voltregà apareix documentat a partir de l'any 902, però les primeres notícies sobre l'església es remunten a l'any 1097. A partir del 1110 hi ha constància del seu funcionament com a parròquia. Al mateix temps comencen a documentar-se abundoses deixes de terres i diners, en les quals destaquen les dels senyors del castell, patrons de l'església. Els Cabrera, de la línia dels castlans del castell, continuaren fent importants donacions a l'església de Sant Martí. La funció parroquial perdurà fins mitjans segle XV. Mentrestant els bisbes de Vic havien esdevingut patrons de l'església pel fet d'haver comprat el 1370 el castell de Voltregà al vescomte de Cabrera. Els bisbes hi van tenir un sacerdot beneficiat que tenia cura de l'església; els habitants de tres masos tenien el dret d'enterrar-se en el cementiri de l'església. Al mateix segle XV li fou llevada la parroquialitat, atès que la majoria dels habitants de l'indret deixaven la muntanya i anaven a viure a la plana, cosa que motivà el creixement de Sant Hipòlit. A partir de 1656 Sant Martí es fusionà totalment amb la parròquia de Sant Hipòlit de Voltregà.