La commune de Dammartin tire son nom du saint sous la protection duquel elle est placée. Il est possible qu'elle se soit appelée Didatium à l'époque romaine, l'une des quatre grandes cités des Séquanais décrite par Ptolémée.
Marpain vient des mots celtiques "mar", qui veut dire roc, et "pem", élévation.
La commune s'étend sur 11 km2 avec une altitude minimum de 191 mètres et un maximum de 241 mètres.
Elle se situe à une vingtaine de kilomètres de Dole au nord et est séparée de la Haute Saône par la rivière de l'Ognon qui traverse toute la vallée.
Les villes voisines sont Mutigney, Champagney, Pesmes, Montmirey-le-Château et Brans.
1793 : 274 habitants
1841 : 291 habitants
1876 : 239 habitants
1936 : 150 habitants
1968 : 144 habitants
1975 : 193 habitants
1982 : 189 habitants
1999 : 227 habitants
2008 : 262 habitants
2013 : 316 habitants
2015 : 324 habitants
2021 : 346 habitants