Un bénitier de grandes dimensions avec un décor de volutes se situe à droite à l'entrée de l'église. Dans le collatéral sud, un tableau de saint Joseph et l'Enfant Jésus fait face à un autel latéral. A gauche de l'entrée, côté du collatéral nord, un autel dédié à saint Jean-Baptiste se situe à l'emplacement des fonts baptismaux. Le tabernacle possède une porte peinte avec une représentation du baptême du Christ, par un artiste Mâconnais, Perrin. Le retable est constitué d'une statue en marbre de saint Jean-Baptiste datant du 16e siècle. A droite de cet autel, une porte conduit à la tour d'escalier du clocher. La cloche date du 16e siècle. Au-dessus de la porte d'accès à la tour d'escalier, un tableau représentant saint François de Sales, suivi d'un tableau représentant saint Paul épargné par une vipère sur l'île de Malte (17e s.) par le peintre dijonnais Philippe Quantin. Chaque collatéral se termine par un autel, celui au nord est dédié à sainte Radegonde, celui au sud à la Vierge. Les deux autels latéraux sont quasi identiques à l'exception des inscriptions (blason marqué d'un R pour sainte Radegonde). L'autel de la Vierge se situe dans la troisième travée de la nef dont la baie en arc brisé est fermée par une verrière représentant une Vierge couronnée foulant du pied un serpent. Dans la partie inférieure, se trouve l'inscription "O MARIE CONCUE SANS PECHE / PRIEZ POUR NOUS".

Une chapelle s'ouvre au nord, à gauche de l'autel dédié à sainte Radegonde. Cette chapelle est dédiée à Notre-Dame de Lourdes et comprend un autel et plusieurs statues en plâtre du 19e siècle dont : le curé d'Ars, sainte Thérèse d'Avila, Notre-Dame de Lourdes, sainte Bernadette, sainte Marguerite-Marie Alacoque, le Sacré-cœur de Jésus. Deux chapelles sont disposées de part et d'autre du chœur. Au nord, la chapelle de Bussy possède deux panneaux peints représentant l'Annonciation, ainsi qu'un tableau représentant la remise du Rosaire à saint Dominique et sainte Catherine. Deux statues, en bois doré, de sainte Reine et de sainte Philomène (19e s.) ainsi que trois statues en pierre polychrome représentant saint Matthieu, le Bon Pasteur et saint Laurent avec son grill (17e siècle). A signaler également, un aigle-lutrin du 18e s. et un antiphonaire. Trois plaques commémoratives se situent dans la chapelle latérale sud.

Dans le chœur, l'autel se compose d'une dalle en calcaire sur un soubassement en béton. En pendant, deux statues de saint Martin et saint Vincent, en pierre polychrome. En face, dans le faux transept, deux statues : saint Pierre et saint Paul. La chapelle située au sud comprend également un nombre important d’œuvres dont une Présentation au Temple, peinture grand format de Morlot (18e s.). En pendant, deux statues en pierre polychrome : saint Sébastien et saint Claude. Une statue en bois doré de saint Eloi avec une enclume, un marteau et une tenaille, une statue en plâtre de sainte Jeanne d'Arc (19e s.) et une statue en bois doré d'une sainte non identifiée (sainte Barbe ?) tenant un livre (19e s.) complètent le corpus des œuvres de cette chapelle. La sacristie est adossée au chevet : très peu d'objets liturgiques sont conservés dans cette église.

L'église Saint-Martin de Dezize-lès-Maranges contient un nombre important de statues et peintures dont 15 statues classées ou inscrites, trois tableaux classés et deux inscrits au titre objets par les Monuments historiques. L'ensemble du mobilier et des objets liturgiques a été étudié.