L’église Saint-Martin est un exemple remarquable du style néo-gothique qui fleurit en Normandie à la fin du XIXe siècle. Grâce aux dons, elle a remplacé l’ancienne église en 1874, devenue trop exiguë.
A l'intérieur, les sculptures des frères Jacquier et les vitraux de l’atelier Duhamel Marette sont classés aux monuments historiques. L'atelier Duhamel Marette ,installé à Evreux, livre à Villers-sur-Mer pour cette église, un ensemble exceptionnel de 51 verrières colorées dédiées à Saint Joseph et achevées en 1878. Il est considéré comme l’un des chefs-d’oeuvre de l’art bas-normand de la fin du XIXe siècle.
On y découvre aussi un tableau (également classé) de Jean-Joseph Benjamin-Constant représentant "Saint Joseph père nourricier du Christ", accroché au mur ouest du transept sud.