An der Stelle einer 1126 den Heiligen Gallus und Antonius geweihten romanischen Kapelle wurde 1606 der schlichte Predigtsaal mit schwach eingezogenem Polygonalchor erbaut, nachdem 1525 die Reformation und damit auch ein eigener Pfarrer in den vorher vom nahen Kloster Rheinau aus versorgten Ort eingezogen war.
1660 wurde das Schiff nach Westen verlängert, 1727 eine Empore eingebaut und 1747 der Dachreiter mit Uhrwerk und Glocken auf den Chor gesetzt.
1754 trat das Kloster Rheinau die Kollatur (Pfarr- und Zinsrechte und -Pflichten) an die Gemeinde ab, die sie 1756 dem Rat von Zürich übertrug.
Der Pfarrer von Marthalen hatte Kinderlehre in Ellikon zu erteilen und den reformierten Gottesdienst in der Bergkirche Rheinau zu halten, die seit 1609 (!) paritätisch genutzt wird.
Erst mit der Selbständigkeit der reformierten Kirchgemeinde Rheinau-Ellikon im Jahr 1980 entfielen diese Pflichten.
Näheres bei "ref-marthalen.ch" - Geschichte, wo vor allem die durchgreifende Renovation von 1975/76 beschrieben ist.