L'Eglise Saint Martin de Chagny des XIème et XIIème siècles a été agrandie plusieurs reprises jusqu'à la fin du XVIIème siècle et a vu la construction de trois chapelles côté nord et de la façade actuelle.

Les piliers cruciformes d'allure romane surmontés de chapiteaux bas ornés de feuillages (crochets et feuilles d'eau) soutiennent la nerf principale et les deux nefs latérales, plus basses et plus étroites, conduisant au choeur allongé du XVème siècle, légèrement surélevé et terminé par un chevet plat. Aux quatre angles, des têtes sculptées dont l'une est plutôt grotesque. Sous le clocher, des ouvertures en plein cintre.

Derrière l'autel, un ancien puits, deux dalles funéraires classées dont celle de Pierre Jeannin (mort en 1622), avocat au parlement de Dijon, président du parlement de Bourgogne, Conseiller d'Etat et Intendant des finances sous Henri IV, ambassadeur de Pays-Bas et propriétaire du château de Chagny en 1600.

De passage à Chagny, Victor Hugo écrivait : "Il y a, à Chagny, un remarquable clocher roman, tour carrée, large, trapue, superbe". Le clocher a été classé en 1952.

Classée aux Monuments Historiques depuis 2010