La torre de San Martín posee la misma estructura que la del Salvador, que las diferencia del resto de torres de la ciudad: su estructura de alminar almohade, a base de dos torres, una encerrando a la otra, situándose entre ambas la escalera de subida. La torre interior se encuentra dividida en altura en tres estancias superpuestas, que se cubren con bóvedas de crucería sencilla.
Por otra parte, la torre sigue el mismo sistema de torre-puerta que poseen otras torres de la ciudad, y que permite el paso de la calle por su cuerpo inferior mediante la apertura de un paso en arco apuntado, que se cubre con bóveda de cañón apuntado sobre arcos fajones.
El cuerpo superior de la torre lo constituye el cuerpo de campanas, en el que el sistema de dos torres deja paso a la torre única, abierta al exterior mediante vanos; este cuerpo de campanas queda cubierto interiormente por una cúpula de ocho paños apoyada en trompas de ángulo cuyos empujes cargan directamente sobre los huecos de las campanas; esta circunstancia provoca fallos estructurales que son los causantes de la ruina de la torre, y que constituyen un testimonio de la inadecuación de las soluciones adoptadas para adaptar un cuerpo de campanas a una estructura islámica, si bien esta torre constituye el ejemplo más logrado de esta unión a nivel compositivo.
Por el exterior, la torre presenta elementos innovadores, como el sistema decorativo, junto con otros presentes en torres de cronología anterior, como son la existencia de vanos abocinados de medio punto, abiertos a mitad de su altura, y la solución del cuerpo de campanas, si bien en éste se utilizan los arcos apuntados en correspondencia con su fecha más tardía.
El sistema decorativo, de raigambre almohade, introduce amplios paños a base de ladrillo resaltado que forman decoración de arcos mixtilíneos entrecruzados y series de lazos de cuatro octogonal; en cuanto a la cerámica aplicada con fines ornamentales, la introducción del color blanco a la serie en verde y morado, presente en torres anteriores, constituye otra de las innovaciones, junto con la utilización de piezas de mayor complejidad que las utilizadas hasta ahora: azulejos a base de pequeñas piezas en verde y blanco formando ajedrezado, estrellas de ocho puntos combinadas con cruces, bandas de piezas en flecha o espiga…