La construction
La restauration

La construction de l'édifice

De 1601 à 1607, le chantier de Saint-Martin se déroule sous la direction d'Heinrich Schickhardt ; les aménagements intérieurs se poursuivent de 1609 à 1615 et la construction du clocher en bois en 1677 met un point final à l'édification du temple.
Les travaux de fondation débutent le 14 janvier 1601. La première pierre est posée le 5 mars 1601 : une plaque de cuivre est placée dans la pierre avec des monnaies et une liste des autorités de l'époque. Le 4 mai, 16 personnes travaillent sur le chantier. La construction a nécessité 21 223 pierres taillées ou sculptées, liées à la chaux et au sable ou au plomb. Ces pierres proviennent de quatre carrières assez éloignées de Montbéliard : à 10 km, celle de Vandoncourt fournit la "pierre blanche" ou pierre calcaire des murs ; le grès vosgien ou "pierre rouge" des portails et des bases des pilastres est extrait des carrières haut-saônoises de Chagey et de Champey. Le grès couleur grisâtre qui compose l'encadrement des fenêtres est tiré d'une autre carrière de Chagey. La pierre est délitée par les maçons avant d"être transportée sur le chantier du temple.
Les maçons sont encore à l'œuvre quand en 1602 un charpentier de Stuttgart est sollicité pour la façon des 500 pièces de charpente en chêne. Les bois de sapins achetés dans la région de Porrentruy sont livrés en 1604. La charpente est montée entre le 4 et le 22 août 1604. La toiture comporte 59456 tuiles provenant des tuileries de Montbéliard et d'Héricourt. A la fin de 1605, le gros œuvre est achevé et le second œuvre est terminé le 15 septembre 1607. La construction de l'église évangélique aura duré six ans et neuf mois. Sa dédicace s'effectue le 18 octobre 1607.
En 1615, une consolidation de charpente, le percement de dix lucarnes, la réparation de la couverture en tuiles et la construction d'un avant-toit au-dessus de la corniche de la façade ouest complètent le monument. Les matériaux élaborés, fer, clous, planches, chaux, proviennent de la forge de Bart, de la clouterie de Vandoncourt et du four à chaux de Bart.
Le coût de l'édifice, estimé à 25 636 francs forts, est partagé entre les caisses de la principauté pour moitié, les finances de Stuttgart pour 14,6 % et le reste est apporté par des mécènes et souscripteurs, au rang desquels figurent les hauts fonctionnaires de la principauté.