L’església parroquial de Sant Martí de Cassà té els seus orígens en un antic temple romànic documentat ja l’any 1019 amb el nom de “Sancti Martini de Caçano a la Canònica Gerundensis”. D’aquest primer edifici en coneixem diverses referències: el 1160, quan Arnaldo de Llers restituí l’església a la catedral de Girona després d’haver estat presa injustament; el 1172, quan el bisbe Guillem de Monells la cedí a la canònica gironina amb diversos privilegis; i el 1246, en una butlla del papa Innocenci IV que en confirma la possessió al monestir de Sant Salvador de Breda.
Amb el pas del temps, aquell temple primitiu va quedar petit. Per això, a partir de 1563, es va iniciar la construcció d’una nova església d’estil gòtic tardà i de planta de creu llatina. En aquesta obra hi van intervenir diversos mestres i picapedrers, com Joan Nernia, Pere i Francesc Busquets (pare i fill), Joan Alesma i Esperansa —responsable de l’absis— i Joan Cisterna, que treballà en el frontis cap al 1650.
L’edifici actual, acabat el 1705, combina elements renaixentistes a la façana amb detalls neoclàssics a les capelles del creuer. Consta d’una sola nau coberta amb volta ogival simple, acabada el 1621, dividida en cinc trams amb capelles laterals i capçada per un absis pentagonal. El quart tram, ampliat entre 1777 i 1803, fa la funció de fals transsepte. Destaquen les claus de volta, amb relleus figuratius de qualitat, entre les quals n’hi ha dues dedicades a sant Martí, representat com a cavaller i com a bisbe. La capella del Roser, a la dreta, presenta una volta estrellada especialment notable.
Pel que fa a l’exterior, el frontis està construït amb carreus de pedra blanca ben escairats, mentre que els murs laterals combinen paredat i reforços de carreus a les cantonades, sostinguts per contraforts. A l’interior, els murs són també de carreus ben treballats, procedents de la pedra de Pedret. La façana barroca presenta un portal rectangular flanquejat per pilastres toscanes i coronat per un entaulament dòric; al damunt hi ha un relleu de sant Martí, una gran rosassa i un fris de finestres rectangulars sota la cornisa. El conjunt es completa amb una balustrada amb pinacles i una escalinata que salva el desnivell del terreny.
Malgrat les transformacions, l’església conserva restes del temple romànic del segle XII, com capitells, columnes i fragments d’arcades, així com pedres d’una antiga portalada reutilitzades en els murs. També hi trobem un retaule barroc de Pau Costa (1710), reconstruït el 1968 després de ser destruït el 1936, i diverses imatges destacades, com la Mare de Déu del Roser de Narcís Salgueda i la Mare de Déu dels Dolors de Joan Barril. L’orgue, projectat per Aquilino Amezua el 1898, fou construït pel seu deixeble Lope Alberdi, amb moble de Lluís Carreres.
Adossat al mur nord s’alça el campanar, d’estil gòtic tardà. Té una base rectangular i un cos superior octagonal amb obertures d’arc de mig punt. Es va acabar el 1699 i es completà amb una agulla el 1787. El conjunt es corona amb una terrassa amb balustrada i una agulla piramidal de vuit cares.
Abans de 1936, el campanar tenia set campanes, cinc de les quals es van perdre durant la Guerra Civil. Les actuals campanes litúrgiques daten de 1941, mentre que la campana de les hores es va substituir el 1988 per una nova a causa d’una esquerda.
Finalment, els finestrals neogòtics de la nau, dissenyats per Fèlix d’Azuà el 1906 i construïts a partir de 1926, van permetre descobrir diverses peces de la portalada romànica original. A aquestes troballes s’hi van afegir noves peces localitzades el 2022, fet que ha permès reconstruir amb força precisió l’aspecte d’aquesta portalada, considerada de gran valor patrimonial.
