Parafia istniała już na pewno w 1406 r., ale prawdopodobnie jest starsza i początki jej sięgają połowy XIV w. W Liber Beneficiorum Jana Łaskiego z 1521 r. opisana jest parafia Kłomnice, jej zasięg i uposażenie. W 1903 r. wydzielona z niej została parafia w Garnku, gdzie od 1811 r. była filia parafii kłomnickiej. W1919 r. wydzielona z Kłomnic została parafia w Zawadzie, zaś w 1969 r. Rzerzęczyce.

Pierwotny kościół drewniany, sięgający prawdopodobnie swymi początkami połowy XIV w. ufundowany został przez rodzinę miejscowych dziedziców Kłomnickich. W 1521 r. był przebudowany. Dotrwał do początków XVIII w., kiedy ze starości uległ ruinie. Następny został wybudowany w 1728 r. kosztem Joanny z Brzostowskich Leszczyńskiej, wojewodziny kaliskiej i właścicielki miejscowych dóbr. Spłonął w 1764 r. Na jego miejscu zbudowano tymczasową kaplicę. Obecny kościół był zbudowany w latach 1779-89 z fundacji właściciela wsi Andrzeja Załuskiego, jego żony Marii i siostry Hilarii de Riviere. Poświęcony został w 1790 r. a konsekrowany w 1791 r. pod wezwaniem św. Marcina BW przez biskupa sufragana gnieźnieńskiego Michała Kościesza-Kosmowskiego, opata w Trzemeszynie.

W 1918 r. został odnowiony i powiększony przez dobudowanie prezbiterium i nowej zakrystii – już z ofiar parafian a staraniem ks. Romana Kossowskiego. W 1946 r. ufundowano trzy nowe dzwony na miejsce zrabowanych przez Niemców. Ks. Marian Kubowicz, którego staraniem owe dzwony nabyto, usunął też zniszczenia w kościele dokonane w czasie bombardowania Kłomnic w 1939 r. Jego następca ks. Jan Massalski wybudował nową plebanię, zaś ks. Bronisław Panek przeprowadził remont dachów i zewnętrznych murów. Za czasów urzędowania ks. Stanisława Piwowarskiego odrestaurowano kościół. W miejsce pojedynczych drewnianych okien, założono podwójne żelazne, przebudowano prezbiterium, odnowiono ołtarze, dano nową polichromię świątyni, wyremontowano wieżę i położono blachę miedzianą na dachu i nowe tynki na zewnątrz kościoła, odnowiono ogrodzenie placu przykościelnego. Staraniem ks. Zdzisława Bednarza w 1998 r. wykonano podziemną, zbiorczą instalację odwadniającą teren wokół kościoła. W tym samym roku rozpoczęto powiększanie i grodzenie cmentarza grzebalnego, które ukończono w 1999 r. W tymże roku położono brukowy chodnik procesyjny wokół kościoła. W 2000 r. zamontowano nową instalację nagłośniającą kościół.

W Rzekach Wielkich, które należą do parafii w Kłomnicach, była mała kapliczka wybudowana w 1916 r., którą obecnie zastąpił nowo wybudowany kościół p.w. Miłosierdzia Bożego, staraniem ks. St. Piwowarskiego, poświęcony przez arcybiskupa Stanisława Nowaka 29.04.1990 r. Na rok 2011 planowany jest remont pierwotnej kaplicy w Rzekach Wielkich.

Staraniem ks. kan. Mirosława Turonia i przy zaangażowaniu wielu parafian powstała kaplica modlitw intencjonalnych.