L'église Saint-Martin de Thuboeuf se situe au cœur du bourg de cette commune. L'actuelle clôture du parvis semble reprendre le tracé de l'ancien enclos cimetiérial. Le presbytère se situait au sud de l'église. Celle-ci est composée d'une nef simple, les bras de son transept forment des chapelles à chevet plat, le chœur est à chevet plat également et il est accosté par la sacristie au nord. L'édifice conserve la même allure qu'au début du XIXe siècle puisque le plan indiqué sur le cadastre napoléonien de 1811 est similaire, à l'exception de la tour clocher-porche.

En premier lieu, la nef est appareillée de petits moellons de granit et de grès non équarris, disposés de biais sur certains tronçons, en opus spicatum, dont les joints sont très épais. Une porte qui se trouvait sur le mur nord de la nef a été comblée. Ce même mur est percé de trois baies ; d'est en ouest : une baie dont les chaînages sont en gros moellon de granit ; une baie de petite taille à linteau échancré ; une baie rectangulaire dont l'encadrement est en granit. Sur le mur sud de la nef, on remarque, en partie basse, une assise en petits moellons équarris de granit et de grès, sur laquelle repose le même appareil en opus spicatum de grès et de granit que sur le mur nord. Le mur sud est percé de trois baies, disposées irrégulièrement. Les deux baies les plus proches du bras sud du transept sont similaires, il s'agit de fenêtres rectangulaires avec un encadrement en granit. La baie située sur la gauche du mur est surmontée d'un linteau à arc surbaissé. Le bras du transept sud présente un appareil composite, pourvu de moellons de grès, de taille moyenne à petite, et de lames de schiste ardoisier plus ou moins importantes. Les joints sont épais, mais pas autant que ceux de la nef. Une porte à degré rectangulaire, dont l'encadrement est en gros moellons de granit équarris, permet d'accéder au bras du transept. Le chaînage d'angle du bras du transept est en gros moellon de granit équarris. Le bras sud a sur sa façade une double baie à arc surbaissé en granit gris sous un arc de décharge en tiers-point, les deux étant surmontés d'un petit jour rectangulaire. Le bras nord possède un appareil similaire, mais la baie de sa façade est différente : l'encadrement est en gros moellons de granit et le linteau présente un motif tréflé. Le chœur dépourvu d'abside, est orné de trois lancettes ogivales accolées, celle du milieu étant plus haute.

Enfin, la tour-clocher-porche est de plan carré. Sa façade est divisée en trois registres, séparés d'une corniche. Sur le premier registre se dresse un portail unique en plein-cintre, avec une date portée sur sa voussure : 1853. Sur le deuxième registre, une niche comporte une statue représentant la charité de saint Martin, référence directe du vocable de l'église. Cette niche est surmontée par un grand oculus, fermé par un abat-son. Le dernier registre contient le clocher. Il est orné de deux baies en plein cintre, qui se répètent sur les quatre faces. Les baies sont surmontées d'une horloge. Un fronton orné d'une corniche couronnée d'une croix - motif extrêmement courant dans la région – surplombe le dernier registre. Sur cette tour se dresse une flèche couverte d'ardoise. A l'intérieur, la nef possède une voûte en berceau et une charpente à fermes et à pannes, dont l'entrait, le poinçon et les sablières sont apparents. L'ensemble des murs est recouvert d'un enduit. Dans le chœur, une baie a été bouchée pour être remployée en niche, sûrement lors de la construction de la sacristie. Dans le mur nord du chœur se trouve un placard et une piscine liturgique.