Die Pfarre Klamm, erstmals 1146 urkundlich erwähnt, ist die älteste Pfarre des Semmeringgebietes. Ihre Errichtung stand zweifellos im Zusammenhang mit dem Bau der einst großen, mächtigen Burg. Alle frühen historischen Dokumente den Kirchenbau betreffend sind jedoch zumeist durch Brände (1801 mitsamt dem Burgarchiv durch einen Blitzeinschlag bzw. 1809 während der Franzosenkriege beim Pfarrhofbrand) verloren gegangen. Für etliche Jahrhunderte müssen wir uns daher anderer Quellen bedienen, um zur Geschichte der Kirche von Klamm etwas zu erfahren. Etwa der im Erzbischöflichen Diözesanarchiv verwahrten Dokumente oder der Gedenkbücher der Pfarre Schottwien 1784 – 1914. Erst seit der Wiedereinrichtung der Pfarre Klamm im Jahr 1915 gibt es auch dort wieder eigene Kirchenbücher.
Im 15./16 Jahrhundert wird die Kirche vergrößert und umgebaut. War sie bisher dem Hl. Stephan geweiht, wird nunmehr der Hl. Martin zum Kirchenpatron bestimmt. Aus dieser Zeit stammt das Martinsrelief im Kirchenvorraum unter dem Turm.
1642: diese Jahreszahl wurde 1910 von Pfarrer Weninger auf einer 70 kg schweren Glocke gefunden, die von Bränden unbrauchbar gemacht und abgenommen werden musste.
Aus dem Jahr 1689 fand sich eine erhaltene, durchaus anschauliche Beschreibung der Kirche, die sich damals ganz offensichtlich in sehr schlechtem Zustand befunden hatte. Dem Konsistorium der Diözese Salzburg war jedenfalls dergleichen zu Ohren gekommen. Man beauftragte daher den zuständigen Dechant Mathias Augst, Pfarrer im nahen Kirchberg am Wechsel, darüber ein Gutachten abzugeben. Die Antwort darauf erging am 29.04.1689. Dechant Augst hatte zur Begutachtung auch einen Baumeister und andere Sachverständige zugezogen und musste bestätigen, „dass hochvonnöten sei dieser Pfarrkirche zu reparieren, dann der Dachstuhl samt dem völligen Dach und hölzernen Turm ist meistens verfault und der Turm aller modernd und wacklend: die Kirchen inwendig ganz irregular mit lauter Winkelwerk gebaut, und weil durch die Mitten zwei Mauern geführt worden, und kein Licht hineinkommen kann, also ist der mittlere Teil ganz finster und feucht, und deswegen werden die zwei unnötigen Mauern abgebrochen, und vorwärts der Kirchen ein gemauerter Turm geführt, zu beiden Seiten größere Fenster und Kirchentür gemacht, damit dieses Gotteshaus völlige Quadratur in einer gleichen Ebene gewinne; vorher ist auch der obere Boden nur von Holz und Laden aus altväterische Manier gemacht, so aber schon ganz durchgefault, jetzt solle aber von lauter Lärchbäumen der obere Boden zusammengedübelt, und darunter mit Stukkatur Arbeit gemacht werden: würde alsdann meines Erachtens eine saubere Kirchen hervorkommen…“
Weiters führt Dechant Augst aus: Da die Pfarre Klamm über 1200 Gulden Bargeld verfügt, die Reperaturen aber nur ca. 800 Gulden kosten werden, sollte der vorgeschlagene Umbau kein Problem sein. Daher dürfte die Klammer Kirche das Aussehen ihres Innenraumes den nach 1689 eingeleiteten Umbauarbeiten verdanken, die vermutlich nach 1691 abgeschlossen waren (Datierung des Altarbildes im Antonischiff).
Relikte im Dach der Westwand bezeugen, dass die ursprüngliche Kirche, nunmehr das Mittelschiff, in romanischem Stil erbaut war. Ihre erste Erweiterung erfolgte während der gotischen Bauperiode durch Anbau des „Marienschiffs“ (rechts) mit schönem Kreuzrippengewölbe.
Die Jahreszahl 1691 ist auf dem Bild des hl. Antonius im linken Seitenschiff vermerkt. Davor steht „e.v.“ (ex voto = auf Grund eines Gelöbnisses). Dazu ist nur bekannt, dass Mathias Freiherr von Walsegg, verstorben 1682 und in der Kirchengruft begraben, schon 1677 Stiftungen zu Ehren dieses Heiligen verfügt hat. Da nun dieser Altar seinen Stil nach nicht etwa ein Einzelstück darstellt, sondern mit den anderen Altären harmoniert, dürfen wir annehmen, dass zwischen 1689 und 1691 (oder wenig später) in der Klammer Kirche eine ordnende Hand gewaltet hat, die dem damaligen Kunststil zum Durchbruch verhalf: dem Barock!
Höchst aktuell war zu dieser Zeit die Verehrung der sogenannten „Pestheiligen“ Rochus, Sebastian und Rosalia (Bild im rechten vorderen Seitenaltar).
Das „Antonischiff“ (links), die Sakristei und der gemauerte Turm gehen auf Zu- und Umbauten 1689 zurück. Damals stand das Gotteshaus unter der Patronanz des Burgherren Mathias Wägele von Walsegg.
Der Wirkungskreis der Pfarre Klamm erstreckte sich jahrhundertelang – abgesehen von der Rotte Klamm – vom hinteren Eichberg über den ganzen Kreuzberg, den Payerbachgraben über Breitenstein hin bis zur Prein, reichte über den Semmering in steirisches Gebiet und umfaßte die Gegend um Maria Schutz und Göstritz ebenso wie die Bereiche Aue und Schottwien. In diesem weitläufigen Gebiet hatten die jeweiligen Pfarrer und Kooperatoren zwei Gotteshäuser zu betreuen: die Pfarrkirche Klamm und die Filialkirche in Schottwien, St. Veit. So existierte die Großpfarre Klamm, Mutterpfarre des niederösterreichischen Semmeringgebietes, rund 640 Jahre. Der zuständige Diözesanbischof residierte während dieser Zeit in Salzburg!
Zur ersten und sogleich umfangreichsten Verkleinerung der Pfarre Klamm kam es unter Kaiser Josef II. Als in den von ihm erlassenen „Direktivregeln“ zu lesen stand, welche Pfarrgröße zulässig bzw. wünschenswert war, hatte für die Großpfarre Klamm die Stunde geschlagen, ihre Aufteilung war fällig geworden. Der Pfarre Klamm verblieb der Kreuzberg gegen Breitenstein, der Payerbachgraben, Schachen und Hintereichberg. Die Pfarre Schottwien begann in Aue und erstreckte sich über Schottwien hinaus mit einem schmalen Landstreifen ins Greis hin bis zum Semmering. Die Pfarre Maria Schutz bestand aus Göstritz und den übrigen zum Semmering führenden Landstrichen. Sie wurde 1934 verlegt und gehört seitdem zur Pfarre Semmering.
Gleichzeitig ließ Josef II. die Einteilung der Diözesen ändern. 1783/84 erweiterte er das Gebiet der Diözese Wiener Neustadt bis zum Semmering, und so waren die Pfarren Klamm, Schottwien und Maria Schutz nunmehr dieser Diözese zugeordnet. Allerdings nur für sehr kurze Zeit: 1785 verlegte der Kaiser den Bischofssitz von Wr. Neustadt nach St. Pölten und dehnte den Wirkungsbereich der Erzdiözese Wien bis zum Semmering aus. Daran hat sich bis heute nichts mehr geändert.
Die Pfarre Klamm hingegen erlebte zu Beginn des 20. Jahrhunderts abermals eine „Begradigung“ ihrer Grenzen, als nämlich die Bewohner des Payerbachgrabens ihre Zuordnung zur Pfarre Payerbach verlangten. Die Umpfarrung erfolgte 1910.
Im Jahr 1983 standen die dazu getroffenen Verfügungen auf dem Papier, 1984 wurden sie in die Tat umgesetzt: durch die Gründung der Pfarren Schottwien und Maria Schutz.
(1784 werden anlässlich der Gründung der Pfarre Schottwien (Tochterpfarre von Klamm)die Patrone der Klammer Kirche (Hl. Martin und als Nebenpatrone Peter und Paul) erwähnt. Eine alte Kirchenfahne in der Sakristei trägt deren Namen.)
Mit 01.07.1804 findet sich ein „Verzeichnis der Gerätschaften bei der löbl. Pfarre zum Hl. Martin in Klamm“, worin alle fünf noch heute vorhandenen Altäre genau aufgelistet sind, ebenso die Kanzel, eine Orgel usw., wie auch der große Schrank in der „neuen Sakristei“, der vermutlich dem Umbau 1689 ff. zu verdanken ist.
Am 18.02.1808 erstellt Pfarrer Alois Gotthard Bauch ein ausführliches Inventarverzeichnis und vermerkte abschließend zum Gebäude selbst: „Die Kirche ist nach jüngerer als gotischer Art erbaut (Anm.: d.h., sie stammt noch aus romanischer Zeit) und mit einem Turm versehen, in welchem drei Glocken, von denen die erste 3 ½, die mittlere 1 1/1 und die kleine 1 Zentner wiegt, und eine Stundenuhr befindlich sind…“.
1831 ist aus einer Beschreibung niederösterreichischer Ortschaften zu Klamm zu lesen: „Die Kirche ist von alter Bauart, nach der in neuerer Zeit geschehenen Erweiterung geräumig und freundlich“. 1836 erfolgt eine neuerliche Dachreperatur. Im Jahr 1839 vermerkt der Gutsverwalter des Fürsten Liechtenstein, dass sich die Kirche „dermal in gutem Bauzustande“ befindet.
Das Kircheninnere besteht aus einem Breitraum mit Flachdecke und den erwähnten drei Längsschiffen mit jeweils einem Altar; zwei weitere dekorieren die Stirnseiten der Trennwände, dazwischen hat der Volksaltar Platz gefunden. Vom Marienschiff, dem Hallenraum und der einfachen Orgelempore abgesehen, wurde die Kircheneinrichtung nach 1689 harmonisch barockisiert. Welche Künstler daran gearbeitet haben, ist unbekannt.