La iglesia de San Martín de Tours se alza en la zona más elevada de Valbuena de Pisuerga y constituye el principal templo de la localidad. El edificio actual fue levantado en el siglo XVII sobre una fábrica anterior y experimentó reformas posteriores, especialmente durante el siglo XVIII, que definieron su fisonomía definitiva.
Presenta una planta rectangular, con sólidos muros de piedra reforzados por contrafuertes, en los que se abren vanos que aportan iluminación natural al interior. La puerta de acceso se sitúa en la fachada de los pies y se remata con una espadaña, elemento característico de su silueta exterior.
El interior se organiza en una sola nave, cubierta con bóvedas de arista, una solución constructiva habitual en la arquitectura religiosa del periodo. La sobriedad del espacio se ve enriquecida por un conjunto de obras artísticas de distintas épocas, reflejo de la evolución histórica del edificio y del culto en la localidad.
Entre las piezas más destacadas se conserva una cruz gótica del siglo XIV, uno de los testimonios más antiguos del patrimonio del templo. Junto a ella se custodian una pintura sobre tabla y el retablo mayor, que alberga una escultura de San Martín Obispo, datada en el siglo XVI.
