Cette église prieurale et paroissiale est dédiée à saint Martin. En l'absence du chartrier de l'abbaye de Vaas (détruit), dont dépendait le prieuré-cure de Lhomme, on ne peut que formuler des hypothèses.

L'église a-t-elle été seulement paroissiale avant de devenir prieurale, ou non ?

Elle a probablement été construite en deux campagnes entre le XIe et le XIIe siècle : on constate au mur nord de la nef un chaînage signifiant qu'il y aurait eu à l'origine ce vaisseau unique, tandis que l'abside en cul-de-four peut avoir été ajoutée au XIIe siècle. Le premier clocher au-dessus de la première travée de la nef aurait été bâti à la Renaissance et démoli lors de la construction du clocher actuel.

Dans la première moitié du XVIIe siècle, on ouvre la dernière travée de la nef pour ajouter deux chapelles latérales formant transept. Au nord, la chapelle de la Sainte-Vierge ou du Rosaire fut commanditée par Jacques de Courtoux, seigneur de la Gidonnière, pour la confrérie du Rosaire et terminée par Mlle de la Fontaine, sa tante. Elle n'était pas achevée en 1646. Au sud, la chapelle Saint-Joseph fut édifiée en 1654 avec l'argent des bancs et en grande partie financée par Pierre Beduet, prieur-curé de Lhomme et doyen de Trôo (cf. inscription funéraire).

En 1844, la comtesse de Nonant fait un don de 3 000 F à la fabrique pour pouvoir construire à ses frais une chapelle adjacente à l'église (actuelle sacristie) dont elle aura la jouissance exclusive.

Au cours du XIXe siècle, de nombreux travaux de restauration se succèdent : plafonnement de la nef, qui était lambrissée, en 1827 ; réfection de la sacristie en 1852 ; réparations urgentes au clocher (chaînement) en 1863 et de nouveau en 1868 (devis de Travers) ; restaurations des deux chapelles en 1884 avec l'aide de dons particuliers, et mise en place de vitraux jusqu'à la fin du siècle.

Le 12 juin 1900, un décret autorise le legs de 3 000 F par Antonia Gabrielle Léontine de Gramont (testament du 15 novembre 1894) pour la construction d'un nouveau clocher-porche. Le premier projet de construction du clocher et de réfection de la toiture de l'église, en date du 29 août 1903, est rejeté par le Conseil des bâtiments civils comme étant "indigne d'un homme sérieux". Le projet définitif de l'architecte Auguste Ricordeau, du Mans, est approuvé le 4 mai 1904. Les travaux de réfection de la toiture et de construction du nouveau clocher sont adjugés la même année. Le nouveau clocher, de 32 m de hauteur, est béni début novembre 1905. Les travaux sont terminés en janvier 1906.

L'église était entourée d'un cimetière sur trois côtés. Le cimetière est translaté au nord du bourg après 1837.