Le nom Fouilloux tire son origine de "feuillu", en référence au bois maigre, tardivement et incomplètement défriché, qui couvrait autrefois tout le pays. Saint Martin fut retenu comme patron de la paroisse fondée au Moyen Âge, dont on trouve pour la première fois mention dans des archives de 1149.

Du Moyen Âge date aussi la première église, dont une ancienne carte postale garde la trace : on y voit, au premier plan, le vieil édifice, toute petite église pour une toute petite paroisse. La population, en 1688, était en effet de 19 feux, soit environ 85 habitants. C’était aussi une paroisse pauvre. Une enquête économique de 1788 décrit ainsi la situation : "Près d'Angers, entre des bois. Mauvais fonds, un tiers à seigle. Peu de froment et d'avoine. Ni orge, ni lin, ni chanvre, ni blé noir, ni pommiers, ni châtaigniers. Deux tiers en bois. Ne font commerce que de fagots qu'ils vendent à Angers."

En 1800, Saint-Martin-du-Fouilloux fusionne avec la commune voisine du Petit Paris, plus importante (elle comptait 200 habitants en 1691). C’était également une paroisse ancienne, fondée vers 1146 autour d'une église offerte par Mathieu, seigneur de Belle Noue, partant pour la croisade. L'église du Petit Paris fut démolie en 1823.

Le bourg de Saint-Martin connut au XIXe siècle des transformations : transfert du cimetière en 1848, construction de la mairie-école en 1862, reconstruction de l'église en 1876, interrompue et enfin achevée en 1913.