Documentada des de l'any 1346 va ser incendiada cap a les 4 de la matinada del dia 7 de juny de 1808 per l'exèrcit francès, en la seva retirada després de la derrota a la batalla del Bruc. La imatge de la Verge trobada es va poder recuperar i va ser guardada a una casa veïna del raval del Pontarró, anomenada Can Sayas. Poc després l'església va ser reedificada i continuà el culte. De la veneració per del lloc queda constància als "Goigs de Nostra Senyora del Pontarró, que cantan a la sua capella, cerca lo Pont de Martorell" publicats en 1739, 1740 o en 1855 de la qual es va fer resó Pascual Madoz en descriure la vila de Martorell. Però va ser entre 1863 i 1865 amb la modificació del traçat de la carretera de Barcelona a Madrid (antiga N-II) que es va enderrocar l'edifici. L'església va ser citada per Rafael d'Amat i de Cortada al "Viatge a Maldà i anada a Montserrat" redactat entre 1769 i 1794. També va ser esmentada per Francisco de Zamora al "Diario de los viages hechos en Catalunya" de 1788-1789. A l'Enrajolada, Casa-Museu Santacana es conserva una pica d'aigua beneita procedent de l'església i a l'església parroquial de Santa Maria es venera una reproducció de la Verge de la Mare de Déu del Pontarró, feta per Joaquim Renart
