Martignano potrebbe essere d'origine romana; è da appurare che sia stata una ulteriore estensione del territorio martanese o che sia completamente indipendente dal vicino comune di Martano. La derivazione del suo nome dalla espressione latina o longobarda della martora, dal '500 la martora è raffigurata nello stemma civico. Più nitido sembra il nesso tra la storia di Martignano e la dominazione greco-bizantina, nei secoli IX-X Martignano fu popolata o ripopolata da genti provenienti dall'Oriente. Anche i monaci di S. Basilio con la loro attività agrario-colonizzatrice pare abbiano influenzato questo comune salentino.
I primi documenti scritti su Martignano risalgono almeno al 1250, con gli Angioini Martignano diviene feudo di Simone Belvedere. All'inizi del 1300 diviene feudo dei conti Gualtieri e Isabelle di Brienne, quindi passa alla regina Maria d'Enghien, coniugata con Raimondello Del Balzo Orsini. Alcuni studiosi sostengono che sul finire del 1400 il villaggio è in mano a popolazioni albanesi.
Dal Cinquecento si succedono nella proprietà del feudo varie famiglie: famiglia Pignatelli, Palmieri, Pisanelli e Granafei con cui finisce il feudalesimo di Martignano.
Tra il XVI e il XVII secolo Martignano a causa della mortalità e a causa della fuga di molti abitanti vive un periodo di decadenza. La famiglia Palmieri vendette in questo periodo il feudo di Martignano ai duchi Pisanelli, restando marchesi titolari. I Pisanelli mirano solo allo sfruttamento della baronia, della quale a loro non importa assolutamente. I Pisanelli infatti vivono nel napoletano.
Alla fine del settecento il paese conta solo 530 anime, le abitazioni sono spesso dei ruderi. Imperano precarietà, miseria, indolente tradizionalismo e soggezione.
Nel frattempo il feudalesimo va consumandosi: dopo Giovanni e Giuseppe Maria Granafei, e poi Donato Granafei, nel 1806 finisce l'era del feudalesimo e Donato Maria diventa liberale.
Nell'ottocento Martignano conta solo 530 abitanti, e vive con distacco gli entusiasmi rivoluzionari francesi e partenopei. In quegli anni Martignano subisce l'influenza della più vivace ed importante vicina Sternatìa a cui si vede annessa dal 1808 al 1832.
La restaurazione della sede comunale Martignano "non rinasce" immediatamente, ma intraprende un percorso di lento sviluppo; di superamento dell'arretratezza e di maggiore equità sociale e distribuzione delle ricchezze.
Martignano rimane un paese arretrato, provinciale e fondamentalmente povero fino al 1850; in questo anno si comincia a cambiare anche un paese piccolo come Martignano. Si vorrebbe la Costituzione. Il cambiamento di forma dello Stato e le mutazioni dei nuovi governi porteranno poche innovazioni, e i problemi rimarranno quelli vecchi da secoli.