De Sint-Martinuskerk bevindt zich op een locatie met een langdurige kerkelijke continuïteit. De oudste vermelding van een kerk in Desselgem dateert uit 964 en verwijst naar een lemen kerkgebouw nabij het Munkenhof. Vóór 1164 werd op de huidige locatie een romaanse zaalkerk in Doornikse steen opgericht, die in de 14de-15de eeuw werd uitgebreid met een gotisch koor en uitgroeide tot een kruiskerk met vieringtoren. Na vernielingen in de 16de eeuw onderging de kerk verschillende herbouw- en uitbreidingsfasen. In 1841 werd de bouwvallige kerk grotendeels afgebroken en vervangen door de huidige neoclassicistische kerk, waarbij de 18de-eeuwse westtoren behouden bleef. Het kerkhof omringde de kerk minstens tot in de 19de eeuw en bleef in gebruik tot de ontruiming vanaf 1945. De site bezit daardoor een aanzienlijk potentieel voor archeologische resten van opeenvolgende kerkfasen en begravingen uit de volle en late middeleeuwen en de nieuwe tijd, met aanwijzingen voor een kerkelijke aanwezigheid binnen de parochie vanaf de 10de eeuw.