Situada en la calle del Desengaño, continúa la tradición de la antigua parroquia  de San Martín, que estuvo situada en la plaza de su nombre, frente a las  Descalzas Reales. Los orígenes de San Martín se remontan al año 1126, cuando es  fundado como un convento benedictino al que se le concedió carta puebla para  poblar sus inmediaciones. En el siglo XIV, el convento se transformó también en  parroquia y llegó a convertirse en la más importante de Madrid durante el  Antiguo Régimen, tanto en recursos como en población y extensión. 
En 1809, José Bonaparte derribó la iglesia del convento y la parroquia estuvo  deambulando por diversas iglesias de la ciudad hasta que en 1816, los frailes  regresaron a su antiguo edificio, donde habilitaron una pequeña capilla para los  oficios y el culto. En 1821, durante el trienio liberal, la parroquia fue  trasladada a la iglesia del convento de San Basilio y en 1823, con la vuelta del  absolutismo, la parroquia regresaba a la plaza de San Martín. Los decretos  desamortizadores de 1836, obligaron su traslado definitivo a su emplazamiento  actual de la calle desengaño, ocupando el antiguo convento de Portacoeli que  había sido fundado en 1644, y que se encontraba vacío tras la exclaustración de  los frailes. 
En cuanto al edificio, se puede considerar como un magnífico ejemplo de barroco  madrileño de la segunda mitad del siglo XVII. Se cree que fue construido por el  Padre José de Valdemoro entorno a 1648. Levantado sobre una planta de cruz  latina, destaca la portada, atribuida a los Churriguera, aunque no hay ningún  dato que lo pruebe.