Ksiądz Wiśniewski pisze, że w roku 1414 „Wojciech Jastrzębiec, biskup krakowski, pragnąc podnieść dwie pustka stojące biskupie posiadłości, nadaje Augustynowi, sołtysowi z Woli, we wsi Augustinowo Zagnańsko”. Z Liber Beneficiorum wynika, że w Zagnańsku, wsi stanowiącej własność krakowskich biskupów, a leżącej w parafii kieleckiej – z 15 łanów kmiecych i 2 należących do sołtysa, dziesięcina wynosząca 10 grzywien, płacona była na rzecz wiceprepozytury kieleckiej. Gdy na początku XVII stulecia powstał kościół w Tumlinie, Zagnańsk stanowił jego uposażenie.
Rozwój górnictwa i hutnictwa w tym rejonie oraz rosnąca liczba ludności sprawiły, że biskup Andrzej Trzebicki postanowił erygować w Zagnańsku parafię i wybudować na górze zwanej Chełm – murowany kościół. Budowa trwała od roku 1668 do 1676, zaś konsekracja nastąpiła w dniu 30 lipca 1677 roku. Świątynia otrzymała wezwanie św. Rozalii i św. Marcina biskupa. Późniejsze przebudowy bardzo utrudniają próbę odtworzenia wyglądu pierwotnego kościoła. Pomocny jest tu wielce – jak zwykle – ksiądz Wiśniewski, który podaje wymiary kościoła: długość 42 łokcie, szerokość 18 a wysokość 15. Zapewne prezbiterium było od nawy węższe i nieco niższe, a od północy przylegała do niego zakrystia. W południowej elewacji znajdowało się dodatkowe wejście, w oprawie ciosowego portalu z herbem Trzebickiego Łabędź. Od zachodu do fasady przylegała wieża wymurowana z wapienia – wiemy o tym dzięki zapisowi księdza Jana, że materiał z tej wieży wtórnie użyto przy wznoszeniu nowej fasady na początku XIX stulecia.
Za czasów proboszcza Antoniego Czarkowskiego wybudowano w roku 1900 (dla uczczenia Wielkiego Jubileuszu) kamienną dzwonnicę, sytuując ją w południowo-zachodnim narożniku przykościelnego cmentarza. Kilka lat później proboszcz przystąpił do rozbudowy kościoła. Przedłużył świątynię w kierunku zachodnim „o drugie tyle”- pisze ksiądz Wiśniewski „a fronton dwiema kształtnymi ozdabia wieżami”. W roku 1906 kolejny proboszcz, ks. Paweł Steciński „wykłada fronton w czerwone i białe tafle, przez co kościół nie mało przyozdobił”. Nie wiemy kto był autorem przebudowy. Wiemy, że roboty prowadził przedsiębiorca budowlany nazwiskiem Dzikowski, który w owym czasie realizował dwa radomskie projekty architekta Jana Piusa Dziekońskiego (kościoły NMP i św. Jana). Może kościół w Zagnańsku był trzecim przykładem współpracy tandemu Dziekoński – Dzikowski?
Niezrealizowany projekt rozbudowy kościoła sporządził lwowski architekt Antoni Łobos. Czy do realizacji nie doszło z uwagi na śmierć Łobosa (zmarł w roku 1945), czy były jakieś inne przyczyny, w każdym razie w latach 1951-54 dokonano rozbudowy zagnańskiego kościoła w oparciu o projekt Józefa Jamroza, architekta znanego także z doskonałych projektów konserwatorskich, którego talent w pełni objawił się przy odbudowie zniszczonych podczas działań wojennych kościołów w Goźlicach, Stopnicy czy Zawichoście. W Zagnańsku Józef Jamroz nie miał problemów natury konserwatorskiej, ale jego wiedza i wyczucie w tym zakresie zaowocowały projektem nowoczesnym a jednocześnie bardzo harmonijnie skomponowanym z istniejącymi już partiami. Nakryta kopułą dobudówka góruje nad resztą świątyni – a cały kościół, dzięki położeniu na wyniosłej górze, stanowi dominantę krajobrazu. Jednak dzięki zastosowaniu miejscowego kamienia, sprawia wrażenie pełnej jednorodności z górą Chełm i całym krajobrazem, z których wyrasta.