L'antico castello di Marcialla che risale al XIII secolo, satellite dell'autorità fiorentina, nel 1383 vide costruire all'interno del suo complesso un convento agostiniano con la relativa chiesa, su autorizzazione della Città del Giglio. La chiesa, dedicata a Maria, divenne parrocchia nel XV secolo.
Rinnovato internamente nel XVIII secolo, l'edificio presenta una navata con transetto. Spazio che secondo alcuni documenti del XVII secolo, accoglie una Pietà riconducibile all'artista più grande di tutti i tempi, Michelangelo Buonarroti; una paternità ampiamente dibattuta anche ai giorni d'oggi.
La chiesa conserva inoltre numerosi affreschi fiorentini rinascimentali, tra cui l'Ascensione e l'Annunciazione di Filippo di Antonio Filippelli. Sull'altare principale si trova un Crocifisso ligneo del XVII secolo e una Natività di Tommaso di Stefano Lunetti, mentre nell'adiacente Oratorio della Confraternita di Sant'Antonio Abate si possono ammirare le opere dedicate a San Sebastiano e a San Rocco, affreschi sempre del Lunetti.
