Le lieu est primitivement connu sous le nom de Petit-Saint-Martin, pendant de Grand-Saint-Martin, aujourd’hui hameau de la commune de Lamothe-Landerron, dont l’église Saint-Martin, ancienne paroisse Saint-Martin-de-Serres dédiée à saint Martin, évêque de Tours, est située à 1,8 km vers l’ouest.
Au début des ans II (1793-1794) et III (1794-1795) de la République, le président du district de Marmande paraphe les registres d’état civil pour la commune du Petit Martin mais l’officier municipal et son adjoint, peut-être peu enclins à utiliser ce nom révolutionnaire, persistent à nommer la commune Petit Saint Martin. C’est à partir de 1858 qu’il est fait usage, dans les registres d’état civil, du nom de Saint-Martin-Petit.
Le nom de la commune est Sent Martin Petit en gascon.
Les habitants en sont les Petit-Martinois.