Die oktogonale Kirche wurde über dem Grab des zweiten Gründers des Ferapontov-Klosters, des heiligen Martynian, an der Südwand der Kathedrale der Geburt der Gottesmutter errichtet. Auf der weißen Steintafel ist eine Inschrift eingraviert, die besagt, dass der Bau am 1. August 1641 abgeschlossen wurde. Der Bau der Kirche im Namen des heiligen Abtes Martynian begann 1640 unter Zar Michael Fjodorowitsch, dem Zarewitsch Alexei Michailowitsch, dem Metropoliten Warlaam von Rostow, dem Abt Gerasim und dem Baumeister Mitophan. Der Abschluss des Baus wird auf den 1. August 1641 datiert.

Die Kirche wurde von Meistern aus Kirillow erbaut. Ihre Architektur ist einfach und ausdrucksvoll: ein kleiner Würfel mit einem achteckigen Zeltdach und einer schlanken Trommel. Die einzigartige Lichtgestaltung des Innenraums besteht darin, dass die Fenster, die nur im oberen Teil angeordnet sind, Sonnenstrahlen auf das Grab von Martynian lenken und einen Effekt seines Leuchtens erzeugen. Der unbeleuchtete Raum des Zeltes, der mit einer Lichttrommel endet, erinnert an einen Tunnel, der ins Himmlische Reich führt.

Im Jahr 1502 malte der Ikonenmaler Dionysius an der äußeren Südwand der Kathedrale der Geburt der Gottesmutter die Gottesmutter von Kiew mit den Erzengeln Michael und Gabriel, dem heiligen Nikolaus und den Gründern des Klosters, Ferapont und Martynian, die sich zu Füßen der Gottesmutter niederwerfen. Nach dem Bau der steinernen Kirche Martynians befand sich dieser Teil der Malerei im Bogen der Nordwand der Kirche. Hier ist ein seltenes Bild der Klostergründer erhalten geblieben, die zu Beginn des 16. Jahrhunderts noch nicht kanonisiert waren und erst in der Mitte dieses Jahrhunderts heiliggesprochen wurden.

Seit 1838 befindet sich in der Kirche ein zweigeschossiger Ikonostase, geschaffen vom Wologda-Bürger Nikolai Milavin. Die geschnitzten königlichen Tore haben die Figuren des Erzengels Gabriel und Maria aus der Szene der Verkündigung verloren. Die Inschrift „Unsterblicher Tisch“ symbolisiert das Sakrament der Verwandlung von Brot und Wein in die Heiligen Gaben, den Leib und das Blut Christi.