De oorspronkelijke kerk in Schelderomaanse stijl (toren in het midden tussen koor en beuken) werd in de 16e en 17e eeuw omgebouwd tot de huidige gotische constructie. In de 19e eeuw werd de kerk nogmaals vergroot. De plattegrond van het hedendaagse zandstenen kerkgebouw ontvouwt een driebeukig schip, een transept, een oostertoren en een koor, een zijkapel en sacristieën. De kerk wordt overwelfd door bakstenen kruisribgewelven. De vierkante toren met romaanse onderbouw uit ca. 1100 werd vermoedelijk in het begin van de 17e eeuw verhoogd en bekroond met een ingesnoerde naaldspits in 1803. Het smalle koor in gotische stijl (1567) wordt verlicht door smalle spitsboogvensters. De westergevel getuigt van een neogotische stijl en wordt 1864 gedateerd.
De kerk werd in 1938 als monument beschermd. Binnen- en buitenzijde werden volledig gerestaureerd. De glasramen dateren uit de 17e eeuw tot 1961 en stellen haast alleen heiligen van Vlaamse oorsprong voor. In het rijke kerkmeubilair zijn diverse Europese stijlen terug te vinden: barok, Lodewijk XV-motieven, Lodewijk XIV-stijl, Corinthische kolommen.
Tenslotte herbergt de kerk het wereldberoemde schilderij "Sint-Martinus verdeelt zijn mantel" (1621) van Antoon Van Dyck (1599-1641). Zowel Van Dyck als de H. Martinus kunnen beschouwd worden als Europese reizigers. De schilder verbleef o.a. in Antwerpen, Italië en Engeland en verspreidde zo zijn kunst over Europa. Op doorreis naar Italië (1621) deed Van Dyck Zaventem aan. Martinus van Tours (316-397) verspreidde het christendom onder de Galliërs. Als zoon van een Romeins tribuun bracht hij het tot bisschop. Bovendien is hij een populair figuur in de rijke volkscultuur (o.a. schutspatroon van vele kerken).
Vandaag wordt de Sint-Martinuskerk gebruikt voor religieuze diensten en meer dan eens vindt er een klassiek concert in plaats.