Las primeras noticias de este lugar datan del siglo IX, cuando se habla de un monasterio en este lugar, sobre el que posteriormente se construyó el templo dedicado a San Martín y el gran edificio de sobran.

La fundación de la villa de Vilaxoán, donde se encuentra el templo, se debe a Juan Mariño de Sotomayor en 1490. A su muerte fue sepultado en un arcosolio del muro norte del templo.

Está formada por una sola nave, cubierta con una bóveda de cañón, probablemente rehecha en algún momento y rematada al este por un ábside semicircular.

La nave está dividida en tres tramos gracias a dos arcos torales, rehechos en su tramo central y que se apoyan en parejas de columnas adosadas. Sus capiteles son básicamente vegetales, aunque podemos ver también algunos leones.

Los capiteles del arco triunfal son los más interesantes, a pesar de que su interpretación es todo un enigma. En el lado derecho vemos a una figura femenina desnuda, tapándose con las manos. El resto de capitel está decorado con hojas vegetales terminadas en bolas. En el capitel izquierdo encontramos unas figuras femeninas, vestidas con hábito.

El ábside semicircular está dividido exteriormente por cuatro semilcolumnas adosadas.

Las columnas están rematadas con capiteles esculpidos. Están decorados con leones, aves, motivos vegetales y una figura humana con un cerdo.

También están esculpidos los canecillos, donde encontramos figuras humanas, animales y motivos geométricos.

En los tres espacios centrales en los que se divide el ábside, se abren tres ventanas. Están decoradas con una arquivolta, apoyada en columnas, con los capiteles esculpidos. Rodea el arco un guardapolvo ajedrezado. Este motivo se repite en la imposta que recorre el tambor absidal por debajo de las ventanas.

También se abre una ventana de similares características en cada uno de los tramos en que se divide la nave, tanto en el muro sur como en el norte. La mayoría del capiteles son de temática vegetal y bolas, aunque podemos encontrar algún animal esculpido. Su estado de conservación es bastante deficiente, especialmente en el muro sur.

Uno de los ventanales del lado norte, presenta por la parte interior una decoración a base de un arco polilobulado.

La puerta principal se encuentra en la fachada oeste. Está formada por dos arquivoltas de medio punto en gradación. La protege un guardapolvo decorado con motivo ajedrezado. El tímpano actualmente es liso, pero las caprichosas formas que la erosión ha generado permiten plantear la hipótesis, no confirmada, de que quizás algún día estuvo esculpido.

Los dos arcos se apoyan en dos parejas de columnas. Sus capiteles están muy erosionados, especialmente los interiores. Aunque podemos ver parte de los elementos vegetales con que fueron decorados los capiteles exteriores, mientras que los interiores parece que tenían representados algunos animales o bestias monstruosas. La erosión no nos permite identificar con claridad ningún elemento.

Las bases de las columnas también estaban decoradas con pequeñas incisiones de tipo geométrico.

Encima de la portada se abre una gran ventana. Está protegida por dos arcos de medio punto en gradación y un guardapolvo ajedrezado. Los arcos se apoyan en dos parejas de columnas con los capiteles de tipo vegetal. Como sucede en la portada, los interiores presentan un grado de deterioro superior a los exteriores, si bien en este caso podemos identificar claramente sus motivos.

Corona la fachada un rosetón. El gran círculo está reseguido por una moldura ajedrezada y por un friso de dientes de sierra.

En el muro sur encontramos otra puerta, que probablemente comunicaba con las dependencias monásticas. Actualmente está cegada. Tiene el tímpano liso, rodeado por un arco de medio punto. Protegiendo el conjunto hay un guardapolvo ajedrezado.

El arco descansa en dos columnas, los capiteles de las cuales fueron esculpidos con cabezas humanas entre tallos vegetales. Los montantes también fueron esculpidos, pero la erosión nos impide identificar cuáles fueron los motivos que se representaron.