Esta necrópolis prehistórica está asociada a un poblado cercano, enclavado en la parte superior del cerro. Del poblado son apreciables algunas estructuras murarias, que han sido interpretadas como el límite de un posible aprisco para el ganado.

El conjunto de los dólmenes de Sierra Martilla, está formado por dos sectores. El primero, el más cercano al asentamiento, contiene ocho sepulturas megalíticas de diversas tipologías, en las que se mezclan rasgos propios de las verdaderas tumbas megalíticas, con las netamente excavadas en la roca. El segundo conjunto de dólmenes, se sitúa junto al camino de Las Rozuelas, y contiene solo dos dólmenes. Las sepulturas fueron excavadas en la roca blanda del subsuelo, aprovechando aquellos lugares donde afloraba la piedra a la superficie. Como consecuencia, los dólmenes de Sierra Martilla son todos muy irregulares en su forma, y quizás lo más importante, en su orientación. Aunque todos procuran tener el pasillo dirigido, más o menos, hacia el ocaso.

La existencia de esta necrópolis ya se conocía desde muy antiguo así que, cuando llegaron los investigadores a la zona, estos monumentos ya estaban expoliados. Se ha podido constatar que hubo cinco fases de ocupación en la necrópolis. La primera fase trata del Neolítico Medio/Tardío (entre el 4.300 al 4.000 a.C.). La fase más reciente, podría adscribirse al Cobre Antiguo y Medio, en torno al 2.000 a.C. Posteriormente el enclave tuvo ocupaciones en momentos ibéricos y visigodos.

Entre todos los dólmenes de Sierra Martilla, el más espectacular es uno que está dividido en tres secciones, que recuerda en su estructura a monumentos funerarios mucho más tardíos, como el Dolmen de los Bermejales. La parte más profunda de este dolmen correspondería a la cámara sepulcral, el intermedio a una cámara secundaria o antecámara, y el más externo, al pasillo de entrada. En el primer tramo se reforzaron las paredes, incluyendo una serie de ortostatos, que sujeta¬rían la techumbre y regularizarían las imperfecciones del trabajo de cantería. Hacia el interior las paredes talladas alcanzaban la altura suficiente como para soportar directamente la cubierta.

En cuanto a los materiales recuperados en los dólmenes de Sierra Martilla son mayoritariamente cerámicos, tanto los fabricados a mano como los elaborados con tornos. También se han hallado herramientas líticas, destacando hachas y hoces. Esto probaría que la comunidad que habitaba Martilla tenía, fundamentalmente, una economía agrícola cerealista. Pero lo más curioso que ha salido a la luz en los dólmenes de Sierra Martilla son dos ídolos elaborados con falanges de animales y que se encuentran en el Museo Arqueológico de Granada.