Ancien centre gallo-romain nommé « Ostiliacus » (nom latin qui signifie « petit outil en fer »), le village était alors traversé par les 13ème et 14ème voies romaines. Sous Charlemagne, « Oustillé » est une forteresse florissante et réputée pour la fabrication de ses outils et pour ses foires. Hélie de La Flèche détruit le château de la Fontaine en 1098 pour éviter qu’il ne tombe dans les mains de Guillaume le Roux, Roi d’Angleterre qui incendia « Oustillé » en 1099. C’est alors que le bourg s’installa dans le site actuel sous les côteaux de La Roche et de Rochefort.
Une longue occupation anglaise durant la guerre de 100 ans marqua le pays : quelques maisons et bâtiments sont encore les témoins de cette époque.
Lors des guerres de religion, le deuxième château, Segrais, fut détruit et Jean Dubreuil, chef Huguenot du Mans, y fut massacré. Le calme revint enfin entre le 16ème et 18ème siècle. Au cours de la révolution, le 22 janvier 1796, une partie du village fut brûlée par les Chouans et 7 habitants furent massacrés.
Après la Révolution, le pays de développa pour atteindre 2500 habitants. En 1857 jusqu’à la guerre 1914-1918, il abrita un peuple de cultivateurs, de chanvreurs, de bûcherons, de vignerons, de tisserands, de fileuses et de marchands de toile, d’artisans et de boutiquiers.
En 2010, 2400 Saint Martiens bénéficient de la proximité d’une grande ville tout en profitant de la nature et des activités proposées par les associations du village.