Le origini della chiesa sono molto antiche essendo intitolata ad un Santo il cui culto ebbe il momento di maggiore diffusione in epoca alto medioevale, anche se la prima citazione storica della sua esistenza risale al secolo XIII. Per quanto riguarda le sue dotazioni, già nel 1398 essa godeva di un buon cespite di entrate. La presenza della nobile e potente famiglia dei "De Carnago", contribuì a rafforzare l'immagine e il prestigio della chiesa con la fondazione nel 1415 di una cappellania perpetua legata ad un suo altare. Cappellania dedicata alla Natività di Maria Vergine e ai Santi Giovanni Battista. A tale scopo la famiglia donò alla chiesa diversi beni immobiliari. Sempre nel 1400, un'altra importante famiglia locale, quella dei Macchi, fece costruire una cappella dedicata alla Concezione di Maria Vergine. Un componente della suddetta famiglia, il notaio milanese Gian Donato, continuò l'opera meritoria del padre facendo affrescare nella seconda metà del 1400 la Madonna del Miracolo. L'importanza che la chiesa andò via via guadagnando nel corso del 1400 e all'inizio del 1500 sta, con tutta probabilità, alla base anche della scelta di essa come nuova residenza del prevosto e dei canonici di Castelseprio, dopo l'abbandono della sede all'interno del Castrum. Dagli atti della visita di padre Leonetto Clivone, delegato di Carlo Borromeo, alla fine del 1566, apprendiamo che la chiesa parrocchiale si presenta in buone condizioni, pavimentata, fornita di Pergulum e Lectorinum in muro, con un soffitto ligneo ma con dimensioni comunque non superiori a quelle delle chiese della zona. Sacrestia e cimitero sono addossati alla chiesa, e così anche il campanile, fornito di due campane e già dotato di orologio. L'interno si presenta con tre altari, compreso di altare maggiore, tutti collocati in altrettante cappelle abbellite da dipinti. Ma è con Carlo Borromeo che abbiamo una più completa e dettagliata descrizione della chiesa. Egli giunge a Carnago il 5 luglio 1570. Ai suoi occhi la chiesa si presenta sopraelevata rispetto al piano di accesso di alcuni gradini di pietra. La navata si presenta con il soffitto ligneo dipinto, ed è illuminata da due finestre ubicate sulla parete sinistra e da un'altra, di forma rotonda, sul frontespizio; collocato al suo interno vi è pure il battistero costituito da una semplice vasca col suo ciborio piramidale. L'altare maggiore è posto in una cappella senza finestre ed ha alle spalle una icona lignea che stranamente non è né dipinta né indorata. Il tabernacolo invece, pure di legno, è descritto come bello e indorato. All'uscita della cappella maggiore, sul lato destro, si trova quella dedicata alla Concezione di Maria adorna da una bellissima ancona arricchita da molte figure scolpite. Tra il 1570 e il 1582 venne costruita e affrescata la cappella del Battistero; furono inoltre riedificate le due cappelle laterali. Era stata anche ricostruita la sacrestia e innalzato l'assito divisorio della chiesa. Dopo Carlo Borromeo la parrocchiale di San Martino diventa prepositurale. A partire dal 1582 viene fatta oggetto di ricorrenti e accurate visite pastorali che si succedono a breve scadenza l'una dall'altra: Bernardino Tarugi nel 1582, Gaspare Visconti nel 1586, Cesare Porto nel 1596, Federico Borromeo nel 1606. Dai loro atti emergono con assillante ripetitività le disposizioni generali riguardanti non solo l'amministrazione della parrocchia ma anche precise norme in tema di dimensione dell'edificio, ubicazioni delle cappelle, decoro architettonico, sistemazione dei sepolcri, altari e tabernacoli nonché l'acquisto di suppellettile sacra e parametri. In definitiva tutte quelle prescrizioni tridentine compendiate nelle "Insrtuctiones fabricae et suppellectilis ecclesiastica". Nel 1594 erano stati commissionati dieci scanni di noce per il coro e per questo motivo era stato allontanato il muro posteriore l'altare della cappella maggiore. Nel 1618 la chiesa era stata dotata di un organo fisso in quanto prima erano utilizzati strumenti musicali portatili. Ma come si presentava la chiesa all'epoca dei miracoli? La facciata della chiesa si presentava con tre porte (le due laterali costruite dopo il 1596) di cui solo quella maggiore, la centrale, era munita di serratura e relative chiavi. I pavimenti dell'unica navata e delle cappelle (questi ultimi sopraelevati) erano costituiti da semplice materiale cementizio (calce e sabbia) senza sovrapposizione di mattonelle e sotto di essi erano collocate undici camere sepolcrali, alcune appartenenti a privati e altre alla comunità. La navata aveva un soffitto a cassettoni lignei decorato con dipinti di vari colori. Le pareti, seppur imbiancate, presentavano corrosioni e screpolature dovute alla loro vetustà; alcuni segni di croce lungo il loro perimetro indicavano l'avvenuta consacrazione dell'edificio la cui ricorrenza si celebrava il 20 marzo di ogni anno. L'aula riceveva luce da cinque finestre: due erano collocate sulla parete settentrionale, due su quella meridionale e una in facciata. Dalla cappella maggiore alla porta principale la navata era divisa longitudinalmente da un assito che ripartiva lo spazio in due settori: a settentrione quello riservato alle donne e a meridione quello destinato agli uomini. Un unico vaso per l'acqua santa era posto all'entrata della chiesa e serviva per tutti i fedeli. Lungo la parete settentrionale si trovavano due confessionali; il pulpito, ubicato accanto la cappella maggiore; l'organo di recente costruzione. Sopra l'arco della cappella maggiore era appeso un crocifisso. Ciò che colpisce il ginepraio delle istruzioni e dei verbali redatti dalle autorità religiose che visitarono la chiesa fra il 1570 e il 1619 è la sproporzione fra l'abbondanza e la ripetitività delle ordinazioni di ampliamento della chiesa stessa e la scarsità delle esecuzioni e delle realizzazioni. Tali ripetute inadempienze saranno dovute sicuramente anche a trascuratezza e scarso senso di responsabilità dei prevosti e dei loro collaboratori, nonché al ridotto interessamento dei parrocchiani, soprattutto dei nobili. Ma a favorire tali inadempienze avrà giocato un ruolo non secondario anche l'inadeguatezza dei mezzi economici della comunità stessa considerata nel suo complesso. E codesta precarietà si manifestò con tutta chiarezza alle soglie del terzo decennio del seicento quando (via ormai da Carnago canonicati e relative prebende e calata di tono anche la plebana) il S.Martino non sembrava adeguato neppure alla dignità prepositurale cui pure esso doveva servire. Per renderlo tale era necessario un miracolo. E miracolo fu. "Si narra che la sera del 16 agosto 1619 Paolo Trinchinetto, un buon cristiano tanto devoto alla Madonna, molto stimato da tutti, essendo stato ferito a morte, si trascinò ai piedi della venerata Immagine, e dopo breve preghiera si trovò pienamente guarito. A quel miracolo ne seguirono tosto molti altri, e il Cardinale Federico Borromeo dopo accurati esami, nella sua visita pastorale (4 gennaio 1621) ordinò che, dal posto ove era, l'Immagine taumaturga venisse portata nella cappella maggiore, erigendovi un prezioso altare, quale si ammira tuttora. Il Cardinale Ferrari poi onorava la S. Immagine del privilegio della incoronazione, imponendo (7 settembre 1919) alla Madonna ed al Bambino preziosissime corone". Come conseguenza diretta di questo imprevedibile evento, un fiume di denaro affluì nelle casse della fabbrica della chiesa prepositurale spingendo i deputati a tal fine incaricati, a intraprendere subito la costruzione di un nuovo tempio, più rispondente alle nuove esigenze spirituali della popolazione, anche in ottemperanza delle ordinazioni appena emanate da Federico Borromeo. Il progetto di ampliamento venne commissionato a due architetti di grido: Giuseppe Bernasconi detto "il Mancino" di Varese e Fabio Mangone, uno dei più noti della Milano del primo Seicento. I deputati sceglieranno il progetto di quest'ultimo. Nel corso di qualche anno la chiesa di S.Martino venne così completamente rinnovata con la costruzione di un nuovo coro, di un nuovo campanile e nuove cappelle. Sul lato nord viene riedificata la cappella del Battistero a pianta ottagonale mentre sul lato meridionale, abbattuto il vecchio campanile, viene ricostruita la cappella del Santo Rosario, affiancata da una nuova cappella dedicata a S.Antonio di Padova. Sotto il coro viene costruito uno scurolo o chiesa invernale con un altare dedicato a S.Carlo. La ricostruzione di S.Martino, con i relativi lavori interni di abbellimento e di completamento, fu realizzata in un periodo (dal 1621 fino ad oltre la metà del secolo) tra i più disastrosi per l'economia lombarda. Alle "normali" carestie e alle conseguenti penurie di generi alimentari si aggiunsero due gravi calamità: la peste cosiddetta manzoniana e le guerre franco-spagnole. Toccata solo marginalmente da questi due eventi funesti, l'unico dato negativo per la comunità fu rappresentato dagli oneri finanziari per l'alloggiamento e il vettovagliamento dei militari. Nel 1632 si chiede alla curia arcivescovile di poter ricostruire nella chiesa le sepolture per i sacerdoti, i secolari della congregazione del SS. Rosario e per la famiglia del miracolato Trinchinetti. Ottenuto parere favorevole a condizione che i nuovi sepolcri non siano collocati all'interno delle cappelle o della cappella maggiore e che siano provvisti di una doppia copertura, il 19 febbraio se ne autorizza la costruzione. Dal settembre 1631 al settembre 1635 risulta che i deputati della fabbrica furono impegnati nella costruzione di una nuova cappella voluta dal canonico Ottavio Puricelli. Chiusa con balaustre di marmo e ornata di una ancona che cela all'interno una grande tavola rappresentante il martirio di San Lorenzo eseguito da "Mazuchellus Morazonus pictor suis temporibus excellentissimus omnium". Conferma dello straordinario valore del quadro verrà data qualche decennio dopo, nel 1747, dal cardinale Pozzobonelli che, senza nulla sapere della possibile paternità morazzoniana della tavola del S. Lorenzo, la qualificò come opera di abile pennello. Grazie ad alcuni lasciti nel 1647 si può commissionare l'ancona della Madonna dei Miracoli che attendeva da più di cinque lustri una adeguata cornice. Sarà eseguita in marmo secondo il disegno di un architetto purtroppo anonimo. A completamento dei lavori rimanevano solo lo stacco e il trasferimento dell'affresco dal muro al nuovo altare; opere che verranno eseguite in un secondo momento. L'inaugurazione ufficiale dell'ancona marmorea che, a parte qualche modifica, possiamo ancora ammirare nella cappella maggiore, avverrà nel 1659. Nella seconda metà del seicento e nella prima metà del settecento, superata ormai la grande crisi economica, l'attenzione della chiesa è rivolta, su consiglio dei visitatori pastorali, ad apportare quei miglioramenti capaci di dare al tempio un aspetto più consono al suo ruolo di prepositurale . Negli anni ottanta risulta che le campate furono fabbricate di nuovo. Agli inizi degli anni novanta matura la decisione di commissionare un nuovo pulpito e la scelta cade su uno dei più noti scultori del tempo, il varesino Bernardino Castelli. L'opera oggi è perduta. Nella seconda metà del settecento durante la reggenza austriaca di Maria Teresa e Giuseppe II, continua il periodo di floridezza e di benessere economico e l'impegno per dare alla fabbrica una immagine sempre più prestigiosa: prova ne sono alcuni interventi minori di carattere edilizi ed altri mirati ad acquistare preziosa suppellettile. Nel 1775 ebbe luogo la posa di un nuovo pavimento ad opera di un certo Carlo Conconi. Dal 1785 al 1792 si pose mano all'allestimento di una nuova cappella dedicata al Santissimo Crocifisso utilizzando l'ambulacro che dalla navata dava accesso al campanile. La fabbrica di S. Martino come sempre accade, oltre agli ordinari lavori di manutenzione al tetto, al campanile, all'organo o alla sostituzione di vetri rotti e serramenti danneggiati anche a seguito di furti con scasso, si trovò a dover affrontare lavori imprevisti come, ad esempio, l'evacuazione dei sepolcri. Ma in questi anni la spesa imprevista più grossa fu dovuta al cedimento di un pilone sul quale era appoggiato l'arco principale dell'involto, minacciando la fabbrica di un totale rovesciamento. Dall'epoca napoleonica a metà Ottocento gli interventi sulla chiesa di San Martino furono di modesta entità; comunque sempre finalizzati a rendere il tempio confacente al suo ruolo, ma soprattutto ad emergere nella tacita gara con la vicina Tradate che dal 1582 non aveva mai digerito la sconfitta e la relativa sottomissione a Carnago. Nel 1797 ad opera del pittore Stanislao Bevagna vengono decorate le cappelle del SS. Crocifisso, di S. Lorenzo e del Santo Rosario. Nel 1803 vengono eseguiti i lavori per la messa in opera di numerosi scalini in pietra all'interno del campanile. Nel 1824 viene riparata la gradinata davanti alla chiesa. Nel 1855 la chiesa viene ampliata e completamente ristrutturata secondo i progetti del Moraglia: prolungamento delle campate verso l'ingresso con relativa costruzione di due cappelle laterali e realizzazione della nuova facciata; costruzione dell'oratorio ad uso della confraternita dei SS. Ambrogio e Carlo; costruzione della sacrestia; costruzione sul lato settentrionale di una parete esterna di raccordo fra le cappelle. All'interno venne così a crearsi una nuova sequenza: entrando, a sinistra, dapprima la cappella a forma semicircolare, adibita a battistero, poi la cappella di S. Lorenzo (ex battistero), indi la cappella del Santo Rosario ed infine la cappella con funzione di accesso alla sacrestia. Nella seconda fase dei lavori di Moraglia, con l'intento di uniformare stilisticamente l'interno della chiesa, aveva previsto anche una nuova decorazione che venne eseguita da artigiani specializzati come lo stuccatore Domenico Scala, il marmista Giuseppe Portaluppi, gli scalpelli Giuseppe Antonio Bianchi di Bisuschio, Anselmo Busnelli di Albizzate e il posatore di pavimenti Gaudenzio Mentasti. Le opere di rifinitura fecero rinviare la cerimonia di consacrazione della nuova chiesa all'ottobre 1858. Fu il vescovo di Famagosta, Carlo Caccia Dominioni, che spettò tale ufficio. Nel 1884 venne chiamato a dipingere l'interno del San Martino, con scene e allegorie sacre, il pittore Gian Maria Tagliaferri di Pagnona in Valsassina. Nel 1885 si decise di porre mano ai restauri dell'altare maggiore e relativo tabernacolo; quest'ultimo venne smontato in 85 pezzi e trasportato a Milano presso i fratelli Bonfanti negozianti e decoratori in marmi, pietre e stucco. Dalla fattura del primo dicembre 1876, si ricava che subì tante e tali trasformazioni che è legittimo chiedersi cosa sia rimasto del tabernacolo originario. Il campanile, rimasto incompiuto dal 1622, nella seconda metà dell'Ottocento si presentava con un'altezza di poco superiore ai muri perimetrali della chiesa e con cinque campane riparate da un semplice tetto a quattro spioventi. Si sarebbe dovuto però attendere fino al 1895 prima di vedere realizzato il progetto di Alfonso Parrocchetti. In quell'anno, sotto la direzione del capomastro Carlo Castelli di Varese, il campanile fu elevato ad un'altezza di 52 metri e, finalmente, il 14 settembre dello stesso anno la croce fu inalberata alla sommità. I lavori del campanile resero necessaria la rimozione delle cinque campane che l'anno dopo furono sostituite da otto nuove campane. Il 20 settembre 1896 nel bel mezzo di un concerto la quarta campana rompe il suo sostegno e precipita sul tetto danneggiandolo. Si procede a una revisione dei supporti delle campane e ad opportune modifiche. Nell'ultimo quarto del secolo va accentuandosi il ruolo di santuario della chiesa. La devozione verso la Madonna conobbe periodo di grande intensità durante la prima guerra mondiale. Fra il1915 e il 1918 fu un susseguirsi di pellegrinaggi di persone che venivano anche da molto lontano. In questo periodo accaddero altri episodi giudicati miracolosi. Nel 1933 fu trasferito in San Martino l'affresco della Natività, il crocifisso e l'altare prima collocati nella chiesetta di Santa Maria di Castelseprio. L'anno successivo il crocifisso ligneo fu posto sull'altare maggiore, dove tuttora si può ammirare. Nel 1939 si procedette ai lavori di restauro rivolti soprattutto a consolidare i parametri murari che presentavano diverse crepe ed erano in qualche parte fuori piombo. Nello stesso anno si restaurò il quadro della Madonna e vennero eseguite le due vetrate a mosaico dell'abside. Durante gli anni della seconda guerra mondiale non furono eseguiti interventi particolari sull'edificio. I lavori di rifacimento della facciata eseguiti nei primi anni Sessanta preludono a quelle trasformazioni interne di arredo e addobbo, prescritte dal Concilio Vaticano II, che hanno portato alla situazione attuale.