L'église actuelle dédiée à saint Martin a été construite de 1855 à 1856 sur l'emplacement d'une ancienne église romane, remaniée aux 15e et 16e siècles, qui menaçait ruine. Cette ancienne église était orientée à l'est comme le veut la tradition chrétienne alors que la nouvelle église a le chœur orienté au sud. En orientant ainsi l'édifice, son entrée est directement visible pour le visiteur qui entre dans le village en provenance de Bazouges-la-Pérouse. Ce choix a sans conteste donné une nouvelle physionomie au village et mis en valeur le nouvel édifice. A la demande du recteur de Noyal-sous-Bazouges, un procès verbal dressé en 1840 par l'architecte Anger de la Loriais, élève de l’École Royale des beaux-arts, rend compte de l'état de l'église. Celle-ci est construite en moellons de granite. Elle est couverte de bardeaux et surmontée d'une flèche en bois couverte en ardoise ainsi que d'un clocheton couvert en ardoise. L'état général de l'église est d'une grande vétuste et menace ruine. Le procès verbal décrit une façade occidentale "dégradée", une façade sud "dans un état de vétusté" et dont "plusieurs pierres de la corniche se sont déjà détachées". La façade nord est quant à elle "dégradée par l'humidité parce qu'elle est peu enterrée". L'état intérieur complète cette description : la voûte de la nef en bois est "entièrement pourrie" et menace "d'une ruine imminente", les dix poteaux en bois qui la soutiennent étant "en fort mauvais état" ou "entièrement vermoulus". Les voûtes du chœur et de la sacristie semblent en meilleur état. La couverture, le clocheton et le clocher menacent ruine. La conclusion de ce procès verbal précise que " l'église, dans l'état où elle se trouve, menace ruine, qu'elle compromet la vie des habitants et qu'une réparation même partielle serait inutile, insuffisante et même dangereuse. En conséquence, [...] il est urgent de démolir la dite église de Noyal-sous-Bazouges dans toutes ses parties et de la rebâtir sur de nouveaux plans."

L'église actuelle a ainsi été construite de 1855 à 1856, sur les plans de l'architecte Jean-Marie Anger de La Loriais, qui avait fait le procès verbal 15 ans plus tôt et l'auteur également de la Maison d'école et mairie, construite en 1850. Ce dernier a réemployé pour la nouvelle église quelques éléments de l'ancien édifice, comme les portails du transept datables du 15e siècle. Hormis la chaire à prêcher qui date de 1858 et dont l'auteur est Julien Viard de Combourg, l'ensemble du mobilier de l'église a été exécuté par le menuisier rennais Jean-Julien Hérault. Il est composé de deux autels latéraux (1862), d'un confessionnal (1864), d'un maître-autel (1870 ou 1872) et de stalles (1876).

La sacristie est construite en 1865 au dos du chœur.

En 1923, suite à de grosses intempéries, une partie du pignon sud-ouest s'est effondrée. Des travaux de rénovation sont alors entrepris.

De 1981 à 1983, l'église est fermée pour travaux. Un fort écartement des murs de la nef vers l'extérieur rend indispensable sa restauration.

(Camille Robillard, enquête thématique départementale, 2012)