La chiesa di S. Martino sorge isolata su una piccola altura in località Ancognano, tra Vizzano e Pieve del Pino, di cui fa parte. Il complesso, a cui fa da sfondo un paesaggio di dolci colline intervallate a rupi e calanchi, è raggiungibile da Bologna percorrendo la “via dei Colli”, dal versante Savena passando per Sabbiuno e da quello del Reno, attraversando Pontecchio Marconi.
In epoca feudale, sorgeva la fortezza di Poggio Ancognano che, nel 1323, apparteneva ai fratelli Vizzani ma che, nel 1401, era ormai completamente demolita: il castello, però, doveva comprendere nel suo perimetro anche una chiesa riconducibile proprio all'edificio sacro in esame, San Martino di Ancognano.
Il complesso ha subito modifiche ed aggiunte nei secoli e attualmente conserva le proporzioni volumetriche e le caratteristiche costruttive delle trasformazioni avvenute nel XVIII secolo, con l'inserimento dei cornicioni perimetrali della navata in gesso, della volta a sesto ribassato, dell'arco trionfale e con lo sfondamento delle pareti per creare le due cappelle laterali. Il campanile, realizzato intorno al 1760 per incarico di Don Lanzarini, parroco della chiesa dal 1743 al 1765, è dotato di un concerto di campane. La parrocchia, che nel 1925 conta soltanto 125 anime, viene sciolta nel 1931 per permettere la costruzione della nuova chiesa degli Angeli Custodi a Casaralta. L'attigua canonica diventa un'abitazione privata, con L'affittuario che deve provvedere anche alla custodia e manutenzione della Chiesa.
Il complesso in località S. Martino di Ancognano nel comune di Sasso Marconi, è formato dalla Chiesa, dall’attigua sacrestia con ingresso indipendente, dal Campanile retrostante, fisicamente separatodall'edificioecclesiastico, dalla canonica cui è collegata, sul retro, un'altra unità abitativa ad uso rurale. In tempi più recenti, è stata addossata all'abside la stalla con un piccolo portico, un locale per il ricovero degli attrezzi, il forno al piano terreno e fienile-granaio al primo piano: quest'immobile, non più ad uso rurale, è stato accorpato all'ex canonica in un'unica unità abitativa.
L'antico complesso di San Martino in Ancognano, dal semplice ma ben proporzionato impianto strutturale, presenta interesse storico-architettonico essendo un’interessante testimonianza della storia degli insediamenti religiosi della collina bolognese.