Il nome del paese deriva da San Martino, vescovo di Tours, l’aggiunto “in Pensilis” fu attribuito al paese, vista la sua posizione topografica abbastanza elevata.
San Martino in Pensilis è un borgo alto medioevale anche se, nei pressi del paese, sono stati rinvenuti i resti di una villa rustica e di un insediamento frequentato tra il III secolo a.C. ed il IV secolo d.C.
Dopo un complesso processo evolutivo, che parte dalla distruzione della vicina Cliternia, si ha attorno all’anno mille un Borgo che acquisisce l’identità di San Martino.
Il dominio sul territorio di San Martino è legato alla più generale storia del susseguirsi delle conquiste nel Mezzogiorno d’Italia.
Durante l’epoca Normanna si ha l’incastellamento delle popolazioni rurali del colle di San Martino che entra a far parte della Contea di Loritello.
Dal Conte omonimo fu poi donato alla Badia di Montecassino per poi diventare parte del Ducato di Benevento, nel 1182.
Nell’epoca Sveva (1194-1226) Signori di San Martino furono i Conti Montagano.
In epoca Angioina non conosciamo il nome del feudatario di San Martino.
Negli anni della lotta per il trono di Napoli, tra Ladislao e Luigi d’Angiò, la regina Margherita, madre di Ladislao e signora di San Martino, vendette il feudo ad Ugolino degli Orsini che in ogni modo lo tenne poco tempo in quanto n’entrò in possesso la regina Giovanna di Durazzo, che governò fino al 1433.
Dal 1434 San Martino ebbe le medesime vicende feudali della vicina Guglionesi. Nel 1495 il duca di Termoli, Andrea di Capua, ottenne San Martino in feudo e il suo destino di successioni fu comune a Termoli fino al 1806.
La famiglia Di Capua, non lasciando eredi diretti, determinò che i territori di San Martino passassero a Giulia Pignatelli, moglie di Domenico Cattaneo, principe di San Nicandro.
Con la fine della Rivoluzione francese, il Paese seguì le sorti del Regno di Napoli, facendo parte della Terra del Lavoro, fino all’unità d’Italia.