La chiesa, con orientamento nord-ovest/sud-est, è situata su un promontorio in posizione dominante rispetto all’abitato di Valmadrera ed è raggiungibile da una mulattiera con a lato le cappelle della Via Crucis.
L’esterno si presenta con il prospetto sud-ovest con una scalinata in pietra di accesso all’atrio ed al portale della chiesa, articolata con un ossario a memoria della seconda guerra mondiale, con alcuni reperti.
Il prospetto presenta inoltre una decorazione in cotto in corrispondenza del sottogronda con archetti, mentre in corrispondenza del prospetto nord-est è presente il campanile, con bifore in corrispondenza della cella campanaria, base ottagonale superiore e cuspide conica sommitale in cotto.
L’interno è ad unica navata con due cappelle laterali e presbiterio, delimitato da gradini e dall’arco trionfale, con altare in marmo addossato alla parete di fondo.
In corrispondenza della navata sono presenti alcuni lacerti di affresco della metà del Quattrocento con la raffigurazione di un Viso di Santa, un Santo Vescovo nell’ordine inferiore mentre in corrispondenza dell’arco trionfale sono le raffigurazioni di San Giorgio e il Drago, l’Arcangelo Gabriele e la Madonna Annunciata.
Sono invece Cinquecenteschi gli affreschi con la raffigurazione de La Carità di San Martino, San Pietro Martire e Sant’Antonio Abate.
La cappella del Rosario a sinistra presenta decorazioni ad affresco con le raffigurazioni della Crocifissione sulla parete laterale, la Madonna in trono tra Santa Barbara, San Sebastiano e San Rocco sulla parete di fondo, della fine del Quattrocento.
La cappella del Crocifisso a destra presenta un ciclo di affreschi Cinquecenteschi con la raffigurazione della Natività, l’Adorazione dei Magi, la Crocifissione sulla parete di fondo, i Profeti, gli Evangelisti sulle volte. sulla parete sinistra vi sono San Rocco, San Pietro, San Paolo e Santa Caterina d’Alessandria, San Martino che dona il mantello a un povero e Papa Leone X che porge un mantello a frate Matteo Polvara.
1225 – L’edificio è citato nel 1225 in un documento, ma probabilmente l’origine è ancora più antica.
1455 – La chiesa viene descritta nella relazione della visita pastorale del cardinale Gabriele Sforza del 1455. Successivamente, nel 1486 e nel 1496, furono redatti due lasciti testamentari a favore della chiesa, a testimonianza della grande attenzione dei fedeli. Probabilmente negli stessi anni vennero eseguiti interventi di modifica con l’ampliamento della navata, la formazione di una cappella a nord come base al campanile e l’innalzamento del tetto. La cappella a nord venne affrescata da Tomaso Malacrida con le raffigurazioni ad affresco raffiguranti la Crocifissione e la Vergine in trono tra Santi.
1521 – Nel 1521 venne costruita la cappella meridionale e nel 1523 affrescata con la Crocifissione in corrispondenza della parete di fondo, gli Evangelisti in corrispondenza della volta, le storie di Cristo e San Martino, mentre è del 21 aprile 1525 un lascito destinato da Giovanni Pietro Dell’Oro per la riparazione della chiesa, oltre alla sua decorazione. Vennero eseguiti gli affreschi con la raffigurazione di San Martino con il povero, della scuola di Giovan Andrea De Magistris. Tra il 1566 e il 1583 fu edificata la sacrestia, ora non più esistente, a lato della cappella sinistra.
1622 – Nel corso del Seicento vennero eseguiti alcuni interventi come la formazione delle volte e la modifica del presbiterio, venne tamponata la cappella sinistra e distrutta la sacrestia con la formazione di una nuova posizionata sul lato destro del presbiterio.
1722 – Nel 1722 il Cardinale Erba Odescalchi impose l’esecuzione di una pala per l’altare con la raffigurazione dell’Apparizione della Madonna col Bambino a San Martino, ora conservata nella pinacoteca parrocchiale. Nel 1729 venne iniziata la sistemazione del sagrato di accesso alla chiesa e venne costruito l’atrio con cupoletta, a servizio dell’antico portale d’ingresso meridionale.
La salita alla chiesa è scandita dalle cappelle della Via Crucis che vennero iniziate nel 1745 con lavorazioni in pietra ad opera degli artisti Pirovano di Viganò, mentre alcuni affreschi furono commissionati ai fratelli Giovan Antonio e Giuseppe Antonio Torricelli di Lugano. Altri affreschi sono ad opera di Raffaele Casnedi, Giuseppe Riva, Carlo Ferrario, Arturo Galli, Angelo Sesti e Andrea Botoli.
L’altare maggiore in marmo è del 1756 e proviene dalla chiesa parrocchiale di Sant’Antonio.
1943 – Vennero eseguiti alcuni interventi di restauro a partire dal 1943 con la modifica del campanile, la formazione del fregio in cotto ad archetti in corrispondenza del sottogronda delle pareti esterne, l’ampliamento della scalinata di accesso alla chiesa ed il rinnovo dell’antico ossario in memoria dei caduti della seconda guerra mondiale. Venne inoltre collocato in corrispondenza dell’altare maggiore l’affresco, prima sul pilastro destro dell’arco trionfale, raffigurante la Madonna del Latte.
Nel 1993 sono stati eseguiti ulteriori restauri con l’esecuzione di scavi archeologici in corrispondenza del pavimento della chiesa.
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