Здание церкви построено ещё до революции 1917 года мартыновскими крестьянами-торговцами Сумароковыми: Андрианом Ивановичем либо его сыном Михаилом Андриановичем. Стояло в другом месте и было двухэтажным: на втором этаже хозяин жил, на первом – торговал.
В 1920-е годы Сумароковы поспешили уехать в Ленинград, и здание перешло местному колхозу «Восход»: его двор приспособили под колхозную ферму, а в жилые помещения пустили семью доярки. В 1930-е годы в двухэтажном особняке разместились колхозные ясли, закрывшиеся с началом Великой Отечественной войны. В 1940-е годы в нём собирались деревенские складчины и беседы.
В 1950 году, в связи с преобразованием Мартыновской школы из начальной в семилетнюю, здание стало школьным. Учились в нём, пока в 1956 году сельсоветская комиссия ни постановила: «Здание не соответствует нормальному обучению и воспитанию подрастающего поколения в свете решения ХХ-го съезда КПСС». В 1957 году ветхий особняк разобрали: первый этаж пустили на дрова, а второй поставили на фундамент на нынешнее место. Однако получившихся помещений не доставало, и в последующие годы здание расстраивали: сначала к нему пристроили перевезённый из деревни Нефина дом, а потом сруб из нового леса, заготовленного под Черницыном.
В 2011 году Мартыновскую школу закрыли, и здание передали Этнографическому музею кацкарей, который, впрочем, его никак не использовал из-за большой оторванности от основной музейной территории. С 2013 года по предложению настоятеля мышкинского Никольского собора отца Сергия и по благословению епископа Рыбинского и Угличского Вениамина здание перестраивается под церковь Смоленской Божией Матери. Вернее, пока ещё не всё оно, а только «сумароковкая» его половина, где перекрыли крышу, срубили новое крыльцо, устроили главку. Крест на ней был освящён соборно владыкой Вениамином, мышкинским благочинным отцом Александром и отцом Сергием 19 июня 2015 года. Внутри здания произведена перепланировка: теперь в нём есть алтарь, собственно храм, пономарская, церковная лавка. В настоящее время православной общиной деревни Мартынова приобретаются иконы и церковная утварь, а в планах – отремонтировать всё здание.
