En 1325, la Chartreuse de San Martino fut fondée et l'architecte et sculpteur siennois Tino di Camaino fut appelé à la construire. Le grandiose sous-sol gothique reste de la structure originale, un important travail d'ingénierie. Au cours de cinq siècles, la Chartreuse a subi des rénovations constantes et, en 1581, un projet d'extension grandiose a été lancé, confié à l'architecte Giovanni Antonio Dosio, destiné à transformer son apparence gothique sévère en son aspect baroque actuel, précieux et raffiné. Le nombre croissant de moines a imposé une restructuration radicale du Grand Cloître : de nouvelles cellules ont été construites et tout le système hydraulique a été revu. Le promoteur de cette nouvelle et spectaculaire apparence de la Chartreuse de San Martino fut le prieur Severo Turboli, en fonction depuis les vingt dernières années du XVIe siècle jusqu'en 1607. Les travaux commencés sous la direction de Dosio ont été poursuivis par Giovan Giacomo di Conforto, qui a construit la citerne monumentale du cloître.
Le 6 septembre 1623, commence la collaboration avec le chantier de San Martino de l'architecte Cosimo Fanzago, qui, avec des hauts et des bas, durera jusqu'en 1656. Fanzago connotait chaque endroit du monastère avec le signe indubitable de sa personnalité dominante. L'œuvre de Fanzago se caractérise par une extraordinaire activité décorative, transformant les décorations géométriques traditionnelles en appareils composés de feuillages, de fruits, de volutes stylisées, auxquels les effets chromatiques et volumétriques donnent un caractère de réalisme et de sensualité exceptionnels. Vers 1723, l'ingénieur royal et architecte de la Chartreuse, Andrea Canale, est remplacé par son fils Nicola Tagliacozzi Canale, plus connu comme graveur et créateur de décors de théâtre. Communément défini comme un architecte-scénographe, Nicola occupe une place de choix dans la culture raffinée du XVIIIe siècle en ce qui concerne l'expérimentation du goût en matière de décoration et l'intégration entre ornementation et structure architecturale. Il participe à l'expression artistique dense et fervente connue sous le nom de Rococo, synthèse parfaite de la peinture, de la sculpture et de l'architecture.
Le complexe a été endommagé pendant la révolution de 1799 et occupé par les Français. Le roi ordonne la suppression des chartreux soupçonnés d'avoir des sympathies républicaines, mais accepte finalement leur réintégration. La suppression ayant été levée, les moines sont retournés à San Martino en 1804. Lorsque les derniers moines ont quitté la chartreuse, en 1812, le complexe a été utilisé par l'armée comme maison pour les invalides de guerre, jusqu'en 1831, date à laquelle il a été à nouveau abandonné pour être restauré de toute urgence. En 1836, un petit groupe de moines est revenu s'installer à San Martino, puis a réussi à le faire de manière permanente. Après la suppression des ordres religieux et la transformation de la Chartreuse en propriété de l'État, elle a été transformée en musée en 1866 par Giuseppe Fiorelli, annexée au Musée national en tant que section séparée et ouverte au public en 1867.
Dans le musée et la chartreuse de San Martino, vous pouvez visiter les sections suivantes : L'église, la section navale, l'apothicairerie des moines, la section de la crèche, les quartiers du prieur, la section des images et des souvenirs de la ville, la section du théâtre et les jardins.
