À l’aube du XIIIᵉ siècle, le lieu qui deviendra Chapelle-sur-Moudon est mentionné pour la première fois sous la forme latine Capella. Cette appellation renvoie à l’existence d’une petite chapelle, élément structurant du territoire au haut Moyen Âge, autour duquel s’organise progressivement l’habitat et l’identité du lieu.

Au XIIᵉ siècle, le village appartient en tout ou partie à une famille noble dite « de Chapelle », comptée vers 1200 parmi les bienfaiteurs de la cathédrale de Lausanne, indice d’un lignage local influent. Guillaume de Chapelle, chevalier, épouse la fille du Major de Dommartin. Cette alliance rattache la famille de Chapelle à un centre de pouvoir voisin et annonce son déplacement d’ancrage seigneurial.

En 1228, l’église Saint-Martin est attestée comme église paroissiale. Cette reconnaissance confirme l’existence d’une communauté locale structurée autour d’un centre religieux stable, qui joue un rôle essentiel dans l’organisation spirituelle, sociale et territoriale du village.

En 1724, l’église Saint-Martin fait l’objet d’importants travaux de reconstruction. Le vaisseau est rebâti et un clocher est ajouté, renforçant le rôle de l’édifice comme repère topographique, religieux et communautaire au cœur du village.

En 1924, une restauration importante du temple est entreprise à la suite de fouilles archéologiques. Ces travaux traduisent une attention patrimoniale accrue et une volonté de préserver et de mettre en valeur l’héritage historique et religieux du village.