O Núcleo Museológico do Mártir Santo, integra o conjunto edificado antigo, constituído pela Igreja, dedicada ao Mártir S. Sebastião e o anexo que correspondia à antiga casa da Ermitoa, através de uma construção de raiz.
A Igreja do Mártir Santo S. Sebastião foi fundada em 1576 pelo rei D. Sebastião que, por voto à Peste Grande de 1569, foi o seu mecenas. O terramoto de 1755 destruiu bastante este templo e o atual edifício corresponde a uma reconstrução da segunda metade do Século XVIII.
Junto à capela-mor deste templo existe uma fonte encimada por uma lápide, esculpida em baixo-relevo, a qual apresenta uma esfera armilar e o escudo real português coroado, ambos símbolos reais, sendo as armas de D. Sebastião.
No adro, junto à porta de acesso ao Núcleo, encontra-se a Pedra de Armas de D. João VI, proveniente do antigo Palácio dos Sousas (Palácio da Vilafrancada). No interior deste templo, observa-se ainda, um túnel que pertencia à conduta de água, do Século XVIII.
Desde a abertura deste espaço museológico, em 2001, que as exposições ali patentes, possibilitaram ao público a fruição de uma diversidade de bens remanescentes que, de outra forma, estariam afastados dos olhares públicos e, na maior parte dos casos, em débil estado de conservação, como foi o caso de algumas das peças que fizeram parte da exposição "Arte e Devoção".
Por aqui já passaram peças singulares da coleção do Museu Municipal, como é o caso da escultura tardo-gótica da Apresentação do Calvário do antigo Palácio de Vilafrancada, e ainda uma seleção de obras de arte das paróquias de Alhandra, Alverca, Cachoeiras, Calhandriz Castanheira, Vialonga e Vila Franca de Xira.
Esta opção por estudar e valorizar uma amostra de obras de arte pertencente às paróquias do concelho é bem o reflexo da política camarária de proteção e valorização do património artístico concelhio e da abrangência territorial do próprio museu.
No laboratório de Conservação e Restauro do MMVFX, e por vezes em colaboração com empresas da área da salvaguarda do património cultural, são desenvolvidos tratamentos que garantem uma boa conservação do espólio, devolvendo a cada objeto a sua integridade estética, o seu carácter devocional e a sua dignidade artística.
Paralelamente, realizam-se estudos na área da História da Arte, contribuindo assim para o conhecimento e valorização do património histórico-artístico da região. Acresce a organização de atividades de sensibilização para a salvaguarda da herança cultural comum, pensadas para público escolar e para grupos adultos.
Serviço Educativo - Programa educativo para as escolas que engloba visitas guiadas à exposição, atividades de animação com fantoches e oficinas de trabalhos em barro e pintura.