Dès la fin du 10ème siècle, une première chapelle Saint-Martin existait déjà à Vitré, remplacée au 15ème siècle par une nouvelle église avec un clocher surmonté d’une toiture à lanterneau terminée par un dôme d’ardoise.
L’église est détruite à la fin des années 1880, pour laisser la place à un nouvel édifice, plus au sud-ouest. Seul le clocher du vieux Saint-Martin est conservé.