Choć obecny kształt kościoła to efekt prac z drugiej połowy XX wieku, główna nawa świątyni ma dłuższą historię. W czasach, gdy właścicielami okolicznych terenów byli słynni biskupi krakowscy, na ziemiach tych powstała niewielka kaplica z inicjatywy biskupa Floriana Mokrskiego. Dopiero w XVII wieku, a konkretnie w 1664 roku, biskup Andrzej Trzebnicki powołał parafię w Zagnańsku.
Na początku wybudowano kościół modrzewiowy, który został ulokowany na Chełmowej Górze. Następnie przystąpiono do budowy pierwszej świątyni kamiennej. W 1669 roku konsekrował ją wcześniej wspomniany hierarcha. Przez lata budynek ulegał stopniowemu zniszczeniu. Oczywiście co jakiś czas dokonywano bieżących napraw i modernizacji. Na przełomie XVIII i XIX wieku uległ on spaleniu przez kozaków. W środku świątyni przechowywana jest chorągiew z 1861 roku.
Po drugiej wojnie światowej zdecydowano o jego przebudowie. Wynikało to ze słabego stanu technicznego obiektu, a także zapotrzebowania rozwijające się parafii. Ówcześnie istniała tylko stara, prostokątna nawa główna. Architekt nowej świątyni, inżynier Jan Jamróz zdecydował pozostawić ją i dobudować nową część. Dopiero wtedy powstała charakterystyczna rotunda zakończona kopułą, przywodząca na myśl obiekty sakralne znajdujące się na Bliskim Wschodzie.
W 1957 roku, nowy kościół został poświęcony przez słynnego biskupa Czesława Kaczmarka. W ciągu lat dokonano kilku modernizacji, a w 1979 roku powstała piękna polichromia wykonana przez profesora Kazimierza Morraya. Przedstawia ona kilka biblijnych motywów oraz sceny z życia patronów parafii.
W ostatnim czasie świątynia przeszła gruntowny remont. Odświeżeniu uległa starsza część budynku, a także ołtarze czy organy. Dach kościoła został odnowiony, wymieniono hełmy na wieżach, wyremontowano fasadę obiektu, a wokół niego powstał chodnik. Piękne, barokowe ołtarze kościoła, przedstawiają jego patronów, św. Rozalię oraz św. Marcina. Ołtarz główny obrazuje Jezusa Chrystusa.
Przez samą parafię przeszło wielu wybitnych proboszczów, który byli zaangażowani w sprawy lokalnej społeczności jak i wyzwolenia narodowego. Byli to doktor filozofii Wawrzyniec Lorczyński, doktor Erazm Preiss, Izydor Grela, Antoni Czarkowski czy Jan Kurczab.
Sylwetkę budowli można podziwiać z oddali przejeżdżając drogą wojewódzką numer 750. Robi ona duże wrażenie, szczególnie w nocy, gdy jest oświetlona. Co ciekawe, sam kościół nie znajduje się w Zagnańsku, ale w miejscowości Zachełmie.
