A igreja que hoje vemos na freguesia não é a primitiva capela ou igreja onde, no século XV, já Santa Marinha era a padroeira. Sob o ponto de vista arquitetónico, não há nada no atual edifício que faça lembrar essa época, e há na freguesia pelo menos desde o século XVII um topónimo chamado Igreja Velha, onde foram encontradas colunas e restos de ossadas que podem apontar para o primitivo local de culto.
O atual edifício é de uma só nave, de teto apainelado de madeira simples, e a sua construção data do século XVIII. Baseando-nos em documentos escritos pensamos que ele deve ser pelo menos do século XVII, somos levados a tal conclusão pelo que diz respeito a instituição da capela do Senhor Cristo (conhecida hoje pelo Senhor d’Agonia) desta igreja. A documentação mostra que essa capela foi construída na igreja no século XVII.
Sobre a construção da igreja sabe-se muito pouco, os documentos deixam concluir que no século XVII, além do altar da padroeira, tinha apenas os dois altares laterais: Nossa Senhora do Rosário, e o atual S. José, que era então o Santíssimo.
Foi também nesse século que se construiu na igreja uma capela, antecessora do atual altar do Senhor d’Agonia. A sua fundação deve-se ao padre Francisco de Andrade, natural de Pampilhosa, que no seu testamento de 1 de dezembro de 1676 a instituiu, mandando-a construir no «corpo da igreja deste lugar defronte da porta travessa» em pedra de Ançã do tamanho da de Botão com três sepulturas. Desejava que se pusessem aí três imagens, uma de Cristo Crucificado, uma de Nossa Senhora, e outra de S. João Evangelista.
Estabeleceu a sucessão dos administradores da capela, dentro dos seus descendentes da linha da mãe ou na falta, da de seu pai, e na falta de ambas, passaria a administração da Confraria do Senhor da Igreja. Nomeou primeira administradora sua irmã, Ana de Andrade, que cumpriu a sua última vontade e construiu a capela. Em 21 de junho de 1688, por petição dela e do marido, Manuel Alves, o bispo de Coimbra, D. João de Melo, com conhecimento que a obra cumpria todos os parâmetros necessários, concedia licença para se dizer aí missa e mandava o vigário da Vacariça que viesse benzer a capela e dizer a primeira missa. Por imposição do fundador, nela se deviam dizer perpetua e anualmente, duzentas missas, para isso dotava a capela de fartos bens.
Conhecemos ornamentos desta capela por um inventário do século XVIII. Possuía então: um cálice, patena e colher de prata, dois véus, três bolsas para guardar corporais, duas vestimentas, uma roxa e outra branca, uma alva e um cordão, um amito e um missal.
Neste mesmo século, em data que não podemos precisar, esta capela viria a sofrer alterações, resolveu-se construir uma outra capela em frente desta (atual altar de Santo António) e para que a obra ficasse mais perfeita, ficando os altares debaixo do arco onde se celebravam as missas à vista de todos, foi necessário alterar o traçado da capela do Santo Cristo, de côncava passou a mero altar incrustado na parede como hoje se apresenta. Pensa-se que nesse momento foi seu administrador o doutor Manuel Lopes de Andrade, da Lameira de Santa Eufémia e dotou a capela com «retábulo novo imagens e outras coisas». A capela foi abolida no século XVIII por provisão régia de 21 de abril de 1773, alcançada pelo último administrador, o seu herdeiro José Joaquim Loureiro também da Lameira, pretendeu tirar todas as pertenças da capela conservando o direito às terras. No entanto o despacho do promotor foi-lhe desfavorável, ficando tudo para a igreja da Pampilhosa. (1)
Acrescente-se que, durante uma obra de conservação, foi decidido retirar a tela que representa o martírio de Santa Marinha, para que fosse restaurada. Para grande espanto de todos, descobriu-se um altar mor em talha dourada, que esteve escondido durante anos.

As aberturas são retangulares, a porta principal é dotada de friso e cornija e remate de nicho que duas aletas acompanham, no nicho S. Agostinho de pedra evoca os últimos padroeiros. A porta travessa da direita mostra friso e cornija.
Os retábulos principais e colaterais, de madeira, pertencem à segunda metade do século XVIII, tem duas colunas e pintura a marmoreado. Uma tela, naquele, fechava o camarim e representa o martírio de Santa Marinha, sendo do século seguinte (colocada atualmente junto à entrada principal, no lado direito). O retábulo do arco da esquerda é composto por diversas talhas do século XVII e XVIII; o da direita do século XVIII, mostra colunitas e suportes em forma de base de Hermes.
Destacam-se as esculturas de Santa Marinha de pedra gótica, pequena dos séculos XV e XVI, simples são de madeira as de São José, Virgem com o Menino (Rosário), nos colaterais de tamanho médio do século XVIII, regulares; Cristo crucificado, grande corrente, do século XIX; Santo António, pequeno, do século XVII. A pia batismal e uma de água benta mostram perfis quinhentistas.
A cruz processional, de prata branca, dos séculos XVI – XVII, mostra braços planos e de terminações trevadas, nó em urna antiga, sendo todas as superfícies decoradas com tarjas entrelaçadas. (2)

(1) in http://freguesiadepampilhosa.blogspot.com/p/patrimonio.html
(2) in Academia Nacional de Belas Artes - Inventario Artístico de Portugal Distrito de Aveiro / zona sul – 1959

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