In februari 2011 is in de Maartenskerk in Doorn door de Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed (RCE) een gecombineerd archeologisch en bouwhistorisch onderzoek uitgevoerd voorafgaande aan het aanbrengen van vloerverwarming en een nieuwe vloer. Een van de belangrijkste resultaten is de vondst van het fundament van een tufstenen koorsluiting met twee steunberen. Dit fundament is moeilijk te koppelen aan de bewaard gebleven tufstenen muren van het huidige koor. Mogelijk is het een relict van een ouder en breder tufstenen koor. Daarnaast zijn er resten van fundamenten aangetroffen die wijzen op een ingesnoerde, mogelijk halfronde koorsluiting van een tufstenen koortravee waarvan de muren nog grotendeels zijn overgeleverd in de zuid- en noordmuur. Op de scheiding van koor en schip stond een triomfboog. Onder deze boog is later een wand aangebracht met een galerij of tribune, ook wel doxaal genoemd. De belangrijkste aanwijzing voor een doxaal vormt een tussen de sacristie en het koor gevonden doorgang die aansluit op de resten van een gemetselde traponderbouw in het koor. Door middel van deze trap kon de galerij betreden worden. Hoogstwaarschijnlijk was het doxaal voorzien van de gebeeldhouwde, natuurstenen en polychroom versierde reliëfs waarvan delen in 1996 onder de torenvloer zijn gevonden. De reliëfs tonen scènes uit het leven en lijden van Christus. De reliëfs dateren uit ca. 1525 en zijn vermoedelijk na de Beeldenstorm hier gedeponeerd. Waarschijnlijk is een van de Domproosten verantwoordelijk voor de bouw van het doxaal. De meest aannemelijke kandidaten zijn Philibert Naturelli (1500-1529) en Johan Slacheck (1530-1543). Vanaf de 12e eeuw was de Maartenskerk in Doorn in het bezit van de Domproost en mogelijk heeft deze de kerk als een soort hofkapel bij zijn nabij gelegen Huis Doorn gebruikt. In 1726 liet Domproost Frederik Willem van Diest zich begraven in een grafkelder onder de sacristie. De kerk heeft oorspronkelijk een lemen vloer gehad, die in een later stadium is vervangen door een van geglazuurde plavuizen. In het koor zijn resten van verschillende bakstenen grafkelders gevonden, die de laatste rustplaats vormen van de belangrijkste inwoners van Doorn. Verder is de fundering van het laatmiddeleeuwse hoofdaltaar gevonden dat behoort bij de bakstenen koorvergroting uit de late 15e eeuw. Het onderzoek heeft uitgewezen dat het van groot belang is om bij werkzaamheden in kerken waarbij de bodem geroerd wordt onderzoek uit te (laten) voeren. Daarbij dient het onderzoek te worden uitgevoerd door een team bestaande uit archeologen en bouwhistorici. Samen kunnen zij vragen aangaande de bouw- en gebruiksgeschiedenis onderzoeken. Daarnaast toont het project het belang aan van een goede communicatie met de civieltechnische uitvoerder en het houden van toezicht door een archeoloog op de werkzaamheden. In de praktijk worden werkzaamheden vaak anders uitgevoerd dan in het bestek is vastgelegd. Wanneer toezicht ontbreekt kunnen hierdoor belangrijke resten en informatie verloren gaan zonder dat deze zijn gedocumenteerd.
