Le village de Saint-Désert fut, dès le XIII° siècle, une possession de l’évêché de Chalon-sur-Saône. Un siècle plus tard, le chapitre de la cathédrale saint-Vincent de Chalon en est le seul seigneur. Cette absence de propriétaire laïc jusqu’au XVI° siècle explique sans doute l’inexistence de château-fort et le caractère défensif de l’église (la base des tours et la bretèche sont d’origine, le couronnement crénelé est un ajout du restaurateur), jadis située sur la ligne de remparts. La reconstruction du chœur, du transept et des chapelles, s'est faite entre 1862 et 1885, avec un clocher dominant la façade.

L’église néo-romane de Saint-Martin-de-Salencey a été construite selon les plans de l’architecte de Charolles, André Della Jogna, en 1877, avec réception des travaux en 1878. Cependant, vingt ans après, en 1898, s’est opéré un relèvement des arcs doubleaux de la nef qui se détachaient des murs latéraux. Les travaux de réfection ont commencé en 1899 et se sont achevés en 1901, suivis par l’architecte Mazoyer de Salencey.