Marstal Kirke er opført 1738. Indtil da hørte man i Marstal Kirke under Rise Kirke. I 1772 blev kirken udvidet med tværskib og tårn i 1920 i anledning af Sønderjyllands genforening med Danmark.

Syv kirkeskibe vidner om søfartens udvikling i 18.-20. årh. og om byens tilknytning til havet.  De blå bænke symboliserer havet og evigheden, mens den røde farve på alter og prædikestol minder om Jesu blod og kjortel. Farvesætningen er af Alan Havsteen-Mikkelsen. Altertavlen er malet af marine- og grønlandsmaler Carl Rasmussen i 1881 og forestiller Jesus, der stiller stormern på Genesaret Sø.

Middelalderdøbefonten, som afløste en transportabel font på en trefod af træ, er opstillet 1870 og stammer oprindeligt fra Tranderup Kirke.

Kirken er forsynet med et Frobenius orgel fra 1973, der i 1995 blev udbygget til 16 stemmer.

I 2012 gjorde en donation fra A.P. Møller Fonden det muligt at udbygge klokkespillet med 34 klokker, så der i dag er i alt 48.

På den nu nedlagte kirkegård findes gamle gravsten og gravstokke samt mindesmærke for de omkomne marstalske søfolk i de to verdenskrige.