La chiesa di S. Martino in Chinzica è attestata per la prima volta nel 1066, ubicata lungo il tracciato della Carraia Maiore, ossia della strada principale in entrata in città da sud (attuale via S. Martino).
L’edificio è una grande fabbrica a navata unica, con transetto poco pronunciato. La chiesa conservata è relativa alla ricostruzione integrale di epoca basso medievale sul luogo della chiesa già attestata nella seconda metà dell’XI secolo, ad opera del conte Bonifacio Novello della Gherardesca, il quale trasformò la canonica in monastero femminile.
La facciata della chiesa, in marmo bianco, è composta da un primo ordine suddiviso in cinque arcate cieche, con al centro il portale d’accesso, mentre la parte superiore della facciata è il risultato degli interventi seicenteschi di restauro. Il resto dell’edificio è completamente costruito in laterizio, con la parte absidale spartita da lesene che creano spazi al cui interno sono tre oculi, uno centrale di dimensioni maggiori e due laterali, definiti con fasce di laterizi sagomati, relativi ai restauri di XVII secolo.
Sia l’abside che i perimetrali, incluso il transetto, sono definiti al coronamento da una serie continua di arcatelle cieche, associate ad una cornice costituita da due fasce di laterizi di taglio. Tale decorazione è arricchita dall’inserimento di bacini ceramici coevi alla fabbrica, soprattutto di produzione pisana (“maiolica arcaica”).
L'interno, ristrutturato nel XVII secolo, conserva un Crocifisso su tavola di Enrico di Tedice (metà del XIII secolo), mentre nella cappella del SS. Sacramento si trovano affreschi trecenteschi di Giovanni di Nicola e Cecco di Pietro. Agli altari di età moderna si trovano una serie di dipinti di importanti artisti, tra cui Palma il Giovane, Orazio Riminaldi, Jacopo Ligozzi, il Passignano e dei Melani.