Construite entre 1869 et 1874, date de sa consécration, l'église paroissiale Saint-Martin de Betton remplace un édifice des 15e et 16e siècles, dont les travaux de Guillotin de Corson (1884) et de Francis Orhant (1986), décrivent quelques éléments. Au 18e siècle, l'église comprenait les autels de Sainte-Anne, Saint-Eutrope, du Crucifix et du Rosaire. Le maître-autel daté de 1689, remployé quelques temps dans le nouvel édifice, a vraisemblablement été détruit tandis qu'un bénitier, les fonts baptismaux et surtout des vitraux du 16e siècle, offerts par les seigneurs de Saint-Gilles et représentant un cycle de la Passion, les saints patrons de la famille donatrice et de la paroisse avec la légende de saint Martin, ont été donnés au musée de Cluny en 1879. Enfin, une cloche réalisée par Le Courant en 1783, et classée au titre des Monuments Historiques en 1919, a été refondue quelques années plus tard et dépourvue de protection en 1927.

La nouvelle église, également dédiée à saint Martin, est construite par l'architecte Jacques Mellet dans le style néo-roman ; le parti est pris de décorer et de meubler l'édifice en accord avec l'architecture, l'ensemble étant aujourd'hui remarquable par son homogénéité. La plupart des meubles importants sont mis en place à partir de 1874 : les confessionnaux par le menuisier Rual, puis les autels secondaires dédiés à sainte Anne et à la Vierge en 1875, le maître-autel et sa statue du Sacré Coeur ainsi que la sculpture des chapiteaux, réalisés en 1876 par Charles Goupil, sculpteur à Rennes, ou encore le chemin de croix offert par la famille Quignard et les fonts baptismaux. Les vitraux, posés avant la bénédiction de l'édifice, sont l'oeuvre du verrier nantais A. Reby ; ils furent financés par les dons de Mgr Brossais-Saint-Marc, Mme Richelot et M. Paul Duclos.

Seule la chaire à prêcher, de style Louis XIV, détonne dans cet ensemble néo-médiéval ; réalisée au 19e siècle, elle a pu être destinée à l'ancien édifice, son bon état justifiant sa réutilisation dans le nouveau bâtiment. Hormis ce meuble, seuls quelques objets liturgiques et un ornement datant du début et du milieu du 19e siècle sont conservés.

Enfin, en 1879, l'abbé Paul Hubert, curé de la paroisse, commande les meubles de la sacristie au menuisier rennais Eugène Bellanger. On doit à son successeur, l'abbé Félicité Aubrée, plusieurs objets de qualité, en particulier un encensoir et une navette à encens dus à l'orfèvre parisien Poussielgue-Rusand sur un modèle diffusé par Viollet-le-Duc, des vases sacrés et un coffret aux saintes huiles commandé en 1890. Les achats d'objets et d'ornements liturgiques datent principalement de cette période et se poursuivent jusqu'au début du 20e siècle.

L'aménagement de l'église est achevé en 1895 avec les peintures du choeur représentant des scènes de la vie de saint Martin et de saint Nicolas, réalisées par Istres Contencin (1850-1925) sur la commande de l'abbé Pierre Maréchal.

Aucun dossier sur les cloches n'a été ouvert lors de cette enquête. Par convention on considère que l'église est orientée est-ouest ; les verrières sont numérotées impaires au nord, paires au sud, en commençant par l'est.