D'après Charles-Antoine de Louen, la paroisse de Soucy est donnée à l'abbaye Saint-Jean-des-Vignes de Soissons vers 1100 par l'évêque de Soissons Hugues de Pierrefonds (1093-1103). Un prieuré-cure y est sans doute rapidement implanté. L'abbé Houllier précise en effet qu'au 12e siècle, cette cure est desservie par trois chanoines de Saint-Jean - observant la règle de Saint-Augustin - qui y célèbrent les mêmes offices qu'à l'abbaye chef d'ordre. Si ce nombre de chanoines n'est plus attesté dans les derniers siècles de l'Ancien Régime, la cure reste néanmoins régulière jusqu'à la Révolution, étant toujours desservie par un chanoine joanniste qui, au 18e siècle, fait suivre sa signature de "prieur-curé de Soucy et de Puiseux". Ce religieux loge dans le presbytère voisin de l'église. Il est décimateur en partie et seigneur en partie de ce village, ayant toute justice sur le presbytère et ses dépendances et sur une grande place où se trouvait auparavant la grange dîmeresse, dans le voisinage de la ferme de Saint-Médard.

Aucune pièce d'archives n'est connue sur la construction de l'église Saint-Martin. L'analyse de la maçonnerie et de son décor permet d'en placer la construction à la limite des 12e et 13e siècles, le style des chapiteaux de la nef et du portail s'accordant avec la production artistique du tout début du 13e siècle. La construction a probablement débuté par le chœur, en intégrant peut-être une partie des fondations, voire des maçonneries du précédent lieu de culte. Ceci pourrait expliquer la rupture qui existe entre l'axe de la nef et celui du chœur, ainsi que la présence de trois fenêtres à arc en plein cintre dans le mur oriental du sanctuaire, fenêtres plus "romanes" que "gothiques". Le clocher, quant à lui, semble de peu postérieur à la nef, ce que suggèrent la composition de la grande fenêtre à meneau, le profil des contreforts ou encore le décor de la corniche. À l'origine, la nef était éclairée par des fenêtres percées dans ses murs nord et sud, au-dessus de chaque arcade. Chaque bas-côté, moins haut qu'aujourd'hui, disposait donc sans doute d'un couvrement de charpente sous une toiture individuelle en appentis.

Ces bas-côtés profitent de travaux dans la première moitié du 16e siècle et sont alors dotés de voûtes en maçonnerie et de fenêtres au goût du jour. Aucune autre intervention n'est connue pendant l'Ancien Régime.

L'édifice souffre vraisemblablement d'un défaut d'entretien pendant l'époque révolutionnaire car, en dressant l'état de sa paroisse en 1805, le desservant signale qu'il vient d'être fait à la charpente et à la couverture des réparations très urgentes. Néanmoins, son ancienneté - jointe sans doute à son implantation sur un terrain en pente - a fragilisé le bâtiment dont la maçonnerie se fissure, plusieurs piliers tombent en ruine et la tour du clocher menace de s'écrouler. L'architecte d'arrondissement Émile-Antoine Gencourt (1795-1854) dirige la consolidation du monument de 1848 à 1852. À cette date, il reste encore à enduire les murs, faire le plafond de la nef, réparer les planchers, les bancs et les boiseries pour pouvoir rendre au culte une église fermée depuis plusieurs années. Un important effort financier supporté par la commune permet d'achever ce programme vers 1855-1856. Si l'église retrouve donc sa solidité au milieu du 19e siècle, elle perd en revanche la partie la plus occidentale de son cimetière quelques années plus tard, à la suite du percement de l'actuelle rue de l’Église (d'après les délibérations du Conseil municipal).

L'histoire du monument au cours du 20e siècle paraît encore concerner des réparations, inévitables après la Première Guerre mondiale. Une restauration de la toiture, du plafond de la nef et des contreforts du clocher a pu être réalisée vers 1985, grâce à l'aide de la Sauvegarde de l'Art français. Plusieurs inondations et coulées de boue successives (1994, 1999 et 2001) sont à l'origine d'une nouvelle remise en état qui a permis la réouverture de l'église à la fin de l'année 2001.