D’aquesta església, avui desapareguda, en consta l’existència l’any 1042, gràcies a la deixa feta pel prevere Bonfill d’una terra situada, segons diu l’escriptura, a l’església de Sant Marçal.
Poc temps després, un document del 1054 fa esment del castell de Sant Marçal, la qual cosa mostra que des de temps molt reculats, la capella començà a donar nom al castell de Cerdanyola. Aquesta esglesiola depenia eclesiàsticament de la parroquial, dedicada a sant Martí; així consta en l’acta de consagració d’aquest temple, datada l’any 1144, en la qual es declara que li era subjecta juntament amb els seus alous i dominis.
L’antiga capella de Sant Marçal, adossada al castell de Cerdanyola i al qual, com s’ha dit, li donà nom, servia provisionalment de temple parroquial l’any 1819, ja que l’església de Sant Martí havia estat cremada pels francesos el 1808. Posteriorment, a la darreria de segle, va ser remodelada quan es procedí a la restauració del castell, obra projectada per l’arquitecte Buïgas.