Stara župna crkva svetog Martina nalazila se na gradskom (komunalnom) trgu u središtu naselja. Njezin položaj, orijentacija (sjeverozapad – jugoistok) i dimenzije izvrsno su dokumentirani u Franciskanskom katastru iz 1820. godine. Crkva je pronašla svoje mjestu u Tomasijevim i Petronijevim opisima Vrsara. Prema njihovim riječima, župnom crkvom upravljao je jedan kurat kojega je postavljao i uzdržavao porečki biskup. Bila je posvećena svetom Martinu, imala je primjeren oblik: u njoj se nalazi nekoliko lijepih oltara i grobnica monsinjora biskupa Tritonija. Ova se crkva zapaža na veduti koju je P. Petronio priložio svojem znamenitom djelu. To je bilo crkveno zdanje zatvorenih slijepih arkada, s romaničkim zvonikom koji se izdizao nad okolnim kućama. Godine 1878. na zvonik je postavljeno veliko zvono, ali je ono skinuto i rastopljeno nakon što je bilo rekvirirano tijekom Drugog svjetskog rata u ratne svrhe (u isto vrijeme te u istu svrhu skinuta su zvona sa Svete Foške, Svetog Antuna i Svetog Petra na novome groblju). U ovoj crkvi su se nalazile i orgulje koje je 80-ih godina XIX. stoljeća postavio Eduard Kunad, ali nije poznata njihova sudbina nakon rušenja crkve.
Crkva je bila u lošem stanju od 1830. do 1854. godine, pa je čak i napuštena, te je u tom razdoblju župna crkva bila ona posvećena svetoj Foški. Obnovljena je 1854. godine i posvećena po biskupu Antoniju Peteaniju, uz koncelebraciju četrnaest svećenika te uz pjevanje zbora iz Rovinja. To je bila župna crkva Vrsara, kako se spominje 1178. godine u darovnici pape Aleksandra III. porečkome biskupu. Porušena je zajedno sa zvonikom 1941. godine radi proširenja gradskoga trga, ali i uslijed zarušenosti. Izvorno, čini se, nije bilo planirano rušenje romaničkoga zvonika, međutim, zbog spojenosti konstrukcijskih elemenata s crkvenim zdanjem, i njega je bilo nužno ukloniti. Na uklanjanju ove crkve radili su zidari nove župne crkve svetoga Martina. Godine 1940. vrsarska je župa prodala zemljište gdje se nalazila crkva tadašnjoj Općini Vrsar.
U podu ove crkve, u svetištu pred glavnim oltarom bio je sahranjen porečki biskup Ruđer Tritonio (1633.-1644.) koji je 23. srpnja 1644. godine preminuo u Vrsaru. Na nadgrobnoj ploči nalazio se sljedeći natpis: Rugerio Tritonio Utinensi Episcopo Parentino et Comiti Ursariae eius frater Petrus curavit. Obiit die XXIII Mensis Julii MDCXXXXIV (u prijevodu: Ruđeru Tritoniju iz Udina, porečkom biskupu i grofu Vrsara, postavio je njegov brat Petar. Umro je dana 23., mjeseca srpnja, 1644.
Crkva je sva bila sazdana od cigle (zidovi, strop, stupovi, pod koji je 1891. godine bio prekriven cementom), imala je tri oltara koji su svi bili uzidani u zidnu konstrukciju. Na glavnom oltaru nalazio se tabernakul u obliku tempieta s trima vratima, a datirao je u početak XVIII. stoljeća Od 1889. godine u njoj su se nalazile orgulje.