Construite en pierre calcaire, moellons de calcaire et de grès et en briques, l’église de Mellet affiche un style gothique hennuyer du XVIe siècle. Sa tour clocher est cependant d’allure médiévale et est datée de la fin du XIIIe/début du XIVe siècle. Par ailleurs, les résultats de fouilles archéologiques laissent supposer que les lieux étaient déjà occupés aux VIIIe et IXe siècles.
Au XXe siècle, après la canonisation du Frère Mutien-Marie, natif de Mellet, celui-ci fut adjoint à Saint-Martin comme saints patrons de l’église.
Parmi ses trésors, l’église abrite de remarquables boiseries en chêne du XVIIIe siècle, ainsi qu’une huile sur toile représentant à la fois la Dernière Cène et la Trinité Céleste du XVIIe siècle.