Inmitten der typischen Steingassen von Chiusdino erhebt sich die spätromanische Kirche San Martino. Die frühesten Aufzeichnungen über ihre Existenz gehen auf das 12. Jahrhundert zurück, obwohl das genaue Datum ihrer Errichtung unbekannt ist und ihre Ursprünge wahrscheinlich noch weiter zurückreichen. Erstmals 1165 als ecclesia Sancti Jacobi et Martini iuxta muros de Cluslino, d. h. in der Nähe der Stadtmauern von Chiusdino, erwähnt, hat die Kirche im Laufe der Zeit bauliche Eingriffe erfahren, durch die ihr ursprüngliches Aussehen verändert wurde. Heute weist sie eine einfache Steinfassade auf und das leicht aus der Mitte der Mauer versetzte Portal wird von einer halbrunden Lünette und einem quadratischen Fenster überragt.
Ursprünglich war das Gebäude kleiner und weniger hoch im Vergleich zu heute, das Tor befand sich in der Mitte der Fassade und endete möglicherweise in einer halbrunden Apsis.
Die Kirche gehörte den Benediktinermönchen der Abtei Santa Maria della Neve oder Serena, einem sehr alten, von den Grafen della Gherardesca Anfang des 11. Jahrhunderts gegründeten Kloster, das sich am Südhang des Chiusdino-Hügels erhob und von dem heute nur noch die Umrisse der Gebäude erkennbar sind.
Anfang 1196 verfügte Papst Coelestin III. den Übergang der Abtei vom Benediktinerorden zum Vallombrosianerorden: Die Kirche Santi Giacomo e Martino folgte diesem Beispiel.
Im Laufe der Zeit führte die Ankunft der Vallombrosianer-Mönche zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Kirche und der angrenzenden Räumlichkeiten, die in ein großes Kloster umgebaut wurden.
Die Vallombrosa-Gemeinschaft von San Martino in Chiusdino unterhielt sehr enge Beziehungen zur Gemeinschaft. Dem Abt wurde die Aufbewahrung des Kästchens anvertraut, in dem das Siegel der Gemeinschaft und die Wahlurnen mit den Namen der Kandidaten für die lokalen Ämter und Magistrate aufbewahrt wurden; das gleiche Ritual der Urneneinführung fand in der Kirche San Martino in Anwesenheit des Abtes am zweiten Sonntag im Juni jeden Jahres statt.
Zwischen dem 16. und dem 18. Jahrhundert durchlebte das Kloster aufgrund von Kriegen, Epidemien und wirtschaftlichen Schwierigkeiten lange Krisenzeiten. Im 18. Jahrhundert wurde die Kirche renoviert, um sie an die damalige Mode anzupassen, und erhielt durch die Hinzufügung von Stuckverzierungen an den Wänden ihr prächtiges Aussehen, das sie bis in die 1970er Jahre bewahren konnte.
1785 wurden die Abtei San Martino di Chiusdino durch ein Dekret des Großherzogs der Toskana, Pietro Leopoldo von Lothringen, aufgehoben, die Ordensleute in das Kloster San Vigilio in Siena übersiedelt und die Pfarrei in die Propstei San Michele Arcangelo von Chiusdino eingegliedert.