Marstal Kirke er opført i 1738. Indtil da søgte man Rise kirke. Kirken blev udvidet med tværskib i 1772 og med tårn i 1920, opført i anledning af Sønderjyllands genforening med Danmark.
Middelalderdøbefonden er opstillet 1870 og stammer fra Tranderup Kirke og afløste en transportabel font på en trefod af træ. De blå bænke symboliserer havet og evigheden, mens den røde farve på alter og prædikestol minder om Jesu blod og kjortel.
Altertavlen er malet af marine- og grønlandsmaler Carl Rasmussen i 1881 og forestiller Jesus, der stiller stormen på Genesaret Sø. På den nu nedlagte kirkegård findes gamle gravstene samt mindeplade for de omkomne marstalske søfolk i de to verdenskrige. Kirkegården er flyttet uden for byen 1895 på grund af pladsmangel. Kirken er forsynet med et Frobeniusorgel fra 1973 og udbygget 1995 til i alt 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.
Alle Ærøs kirker (undtagen Ommel) er åbne hele året kl. 8.00-16.00, bortset fra, når der finder kirkelige handlinger sted.