Los trabajos arqueológicos que se desarrollan en la zona entre el monasterio de San Juan de los Reyes y la Puerta del Cambrón en Toledo tras hallar los restos de la iglesia de San Martín durante las obras de reparación de la calle han permitido identificar "casi la mitad de la iglesia", en concreto, el presbiterio, la nave del evangelio y parte de la nave central.

El arqueólogo responsable de la obra, Julián Sánchez de Pedro, ha detallado en declaraciones a Efe que se ha podido identificar "casi la mitad de la iglesia", es decir, el presbiterio, la nave del evangelio, parte de la nave central y la parte antigua de la iglesia, que sale a los pies del templo.

También se ha descubierto parte del ábside cortado y la ampliación que se hizo un siglo o dos después del mismo edificio.

Sánchez de Pedro ha detallado que una vez localizado el presbiterio y los restos fragmentados de la bóveda gótica que cubría esa capilla, se han encontrado dos criptas, dos capillas y otras modificaciones dentro del mismo edificio en distintas épocas, como por ejemplo, un acceso frontal a un espacio que luego se transformó en cripta, por lo que se cegó ese acceso y se hizo otro.

La existencia de la iglesia de San Martín, que data en torno al siglo XV, estaba documentada en el conocido cuadro del Greco "Vista y plano de Toledo", donde aparece una iglesia entre la Puerta del Cambrón y San Juan de los Reyes, si bien con el paso de los años, el templo fue abandonado.