L’église Saint-Martin est caractéristique du style néogothique qui fleurit en Normandie dans le dernier quart du XIXème siècle.
L’ancienne église Saint-Martin, comportant une nef du XIe siècle et un chœur du XIIIè siècle, se révèle trop petite et vétuste à la fin du XIXème siècle quand Villers-sur-Mer devient une station balnéaire fréquentée.
La pose de la première pierre de la nouvelle église a lieu le 18 septembre 1872. L’architecte est le caennais Aimar Lavalley-Duperroux, approuvé par le Conseil de fabrique le 7 janvier 1872 .
Il adopte, pour l’édifice de style néogothique construit en pierre calcaire de Caen ou de Ranville, un plan en croix latine à nef allongée et bras du transept assez courts.
Le décor intérieur fut confié à des artistes normands renommés tels que les frères Jacquier pour la sculpture sur pierre et l’atelier Duhamel Marette pour la vitrerie.
L’église est classée Monument Historique depuis 2006 « en raison de sa qualité architecturale et de son décor, notamment l’ensemble de ses verrières » : 51 vitraux réalisés par l’atelier Duhamel-Marette d’Evreux, dont la vie du Christ (chœur), de Sainte Marie (transept droit), de Saint Joseph (transept gauche), de Saint Martin (bas-côté gauche).
