L'Église Saint-Martin est une église paroissiale de confession catholique, dédiée à l'évêque Martin de Tours, située dans la commune française de Palaiseau et le département de l'Essonne.
L'église Saint-Martin est implantée sur les hauteurs du centre-ville de Palaiseau, à proximité de l'ancien château féodal, sur la rive gauche de la rivière l'Yvette.
L'église se compose d'une nef et deux collatéraux couverts en charpente, qui donnent trois pignons à la façade ouest, celui du centre percé d'un portail roman du XIIe siècle, surmonté d'une sculpture de Vierge à l'Enfant du XIVe siècle, classée monument historique depuis le 11 avril 1902. Dans la crypte se trouvent les dépouilles de la famille Arnauld ramenés après la destruction de Port-Royal-des-Champs.
Le maître-autel en bois sculpté du XVIIIe siècle est classé depuis le 5 mai 1967. Une peinture sur bois de l'école flamande du XVIe siècle représentant la Vierge à l'Enfant est classée depuis le 4 décembre 1914, une autre sur toile du XVIIe siècle de Giovanni Lanfranco représentant Agar et l'ange est classée depuis le 23 mai 1975.
Une abbaye fut créée sur le site de l'église par la reine Bathilde au VIIe siècle. Mais il ne subsiste plus de traces de cette construction.
L'église actuelle fut construite au XIIe siècle dans un style roman. Au XVe siècle, la nef fut agrandie et deux collatéraux ajoutés.
En 1711, les dépouilles de la famille Arnauld furent transférées de Port-Royal-des-Champs détruit à la crypte de l'église. En 1866 furent érigés le clocher, la flèche de vingt-six mètres et refaits les vitraux.
Depuis le 21 novembre 1930, l'église est classée aux monuments historiques.