Nel 1424 già esisteva la chiesa di Barco, frazione di Pravisdomini, ma si suppone che una primitiva cappella dedicata a S. Martino fosse esistita ancora prima del Mille insieme ad un piccolo borgo di capanne. La villa faceva parte originariamente della Pieve di Lorenzaga, dalla quale nel 1667 venne smembrata costituendosi in parrocchia.

Una lapide incastonata nel muro esterno della chiesa riporta il nome e la data di morte (1680) del primo parroco di Barco, un certo Locatelli, facente parte molto probabilmente di una famiglia di signori già residenti in loco.

La chiesa fu ampliata nel 1895 e nuovamente restaurata dopo il terremoto del 1976. In tale occasione, sulle facciate esterne sono stati scoperti dei piccoli archi romanici che dovevano essere della primitiva costruzione. 
Caratteristico è il campanile, definito "la torre pendente del Friuli", per l'elevato grado d'inclinazione. Pare che la base abbia cominciato a sprofondare da un lato mentre la struttura era ancora in fase di costruzione.