Самая первая церковь появилась на этом месте в начале 9 столетия, затем в 1075 году её перестроили в романском стиле, и первый виконт Кламси основал здесь коллегию. В период с 1435 по 1438 в уже коллегиальной церкви ведутся серьёзные строительные работы, возможные лишь благодаря щедрости и личному участию в них жителей города. По решению епископа Осерского, покровителем церкви, до этого момента посвящённой святому Потенциану, становится святой Мартин.
В 1440 году в обновлённой церкви устанавливают первый орган, а в апреле 1497 архитектор Пьер Кюве начинает строить башню. К сожалению, Кюве не увидел результата своего труда, так как погиб, сорвавшись со строительных лесов. В 1515 году башню завершили, и следующие 5 лет были посвящены созданию нового портала. Первый камень в его основание заложил епископ Осерский, а все работы снова профинансировали жители Кламси. В 1525 был построен амвон, опирающийся на четыре массивных колонны, в результате одна из стен нефа покосилась. С 1530 года в церкви находятся мощи святого Мартина, к которым устремляется множество паломников. С паломничеством и с башней связано ещё одно трагическое событие: в 1654 году во время подъёма по винтовой лестнице, находящейся внутри башни, многие паломники были ранены, и несколько человек погибли из-за того, что кто-то рассыпал на ступенях горох.
С 1840 года церковь за реставрацию здания берётся известный искусствовед и архитектор Эжен Эммануэль Виолле-ле-Дюк. Строится новый амвон, уничтоженные революционерами водостоки восстанавливаются, появляется новый орган работы мастерской знаменитого Аристида Кавайе-Колля. Последний уцелевший колокол погибает во время восстания в 1851 году, но уже в 1857 на колокольню устанавливают три новых, очень похожих на те, что находились здесь до Революции. С 1887 года церковь признана памятником архитектуры и истории. В 2005 ведутся работы по укреплению внутренних частей здания.
Церковь святого Мартина в плане прямоугольная, трёхнефная, с несколькими внутренними капеллами. Элементы внешнего оформления здания свидетельствуют, в основном, о стиле пламенеющей готики. Находящийся над порталом стрельчатый фронтон, верхушка которого доходит до круглого витража на фасаде, представляет житие святого Мартина. Входные дубовые двери богато декорированы различными орнаментами. Здание изобилует типично готическими деталями: кружевными аркбутанами, резными украшениями над углами фронтона, стрельчатыми окнами и горгульями-водостоками. Совершенно особое место занимает колокольня церкви (с южной стороны фасада), предмет гордости жителей города. В начале 1790-х к уже имеющейся колокольне пристроили башенку, куда поместили колокол одного из картезианских монастырей, чтобы его звон отмечал время. Жителям новая конструкция не очень понравилась, точнее, её крыша, украшенная двумя некрасивыми флюгерами, но восхищаться башней они не перестали. Здесь размещались пять колоколов различного размера с уникальным бургундским звучанием, уничтоженные во время Великой Французской Революции. Позже не только новые колокола были помещены на башню, но и восстановлен стиль сложных колокольных звонов Кламси - уже без привычных звонарей, но с помощью особого механизма, карильона.
Интерьер церкви также интересен своим декором, детали которого говорят о различных эпохах и стилях. Живописные витражи относятся, в основном, к 19 веку, более ранние не уцелели. Из древних произведений сохранились два скульптурных мраморных фрагмента демонтированного амвона 16 века: Тайная вечеря и Погребение Христа. Воспроизведены мельчайшие детали, что характерно для искусства эпохи Возрождения. В нефе можно заметить несколько скульптурных изображений человеческих лиц, которые не то улыбаются, не то гримасничают. При создании капителей и оснований колонн мастера романского периода явно вдохновлялись окружающей природой, так как в изобилии представлены растительные мотивы. Статуи церкви святого Мартина привлекают внимание яркостью красок и тонкостью исполнения, можно увидеть деревянные и каменные скульптуры. Нельзя обойти вниманием расписанную статую святого Роха, защитника от чумы. В 1582 году во время эпидемии жители Кламси дали обет почитать святого, если он поможет им победить страшную чуму. Случилось чудо, болезнь отступила, и с тех пор каждый год 15 мая в городе проходят торжества в честь святого Роха.
Добраться до коллегиальной церкви святого Мартина, находящейся на Площади 19 августа (Place du 19 Août), удобно от туристического офиса Кламси по улице Grand Marché (в сторону мэрии города).