Die Geschichte der Entstehung der Petzower Dorfkirche auf dem Grelleberg ist von einer gewissen tragikomischen Note geprägt und wirkt erstaunlich zeitlos. Beinahe wäre der von Karl Friedrich Schinkel vorgelegte Entwurf am strengen preußischen Sparsamkeitsdenken gescheitert – und damit auch der heute so charakteristische Anblick dieses besonderen Bauwerks verloren gegangen. Letztlich setzten sich jedoch Schinkels Pläne gegen die Einsparvorschläge des Königlichen Zaucheschen Baurats Redtel durch, der unter anderem die Apsis, die Verbindungshalle zwischen Turm und Kirchenschiff sowie Teile der Turmkonstruktion vereinfachen wollte. Entscheidend für den Erfolg des Entwurfs war nicht zuletzt die Unterstützung des preußischen Kronprinzen, späteren Königs, der sich sowohl für die Gestaltung als auch für den Standort der Kirche engagierte.
Die Idee zum Bau der Kirche geht ebenfalls auf den Kronprinzen Friedrich Wilhelm zurück. Entstanden ist ein filigranes Bauwerk, das nicht nur selbst ein Blickfang ist, sondern auch einen beeindruckenden Rundblick ermöglicht. Es handelt sich bereits um die zweite Kirche in Petzow: Die alte Fachwerkkirche im Park nahe dem Herrenhaus war zu Beginn des 19. Jahrhunderts stark beschädigt und musste ersetzt werden.
Eine wichtige Rolle spielte dabei der Gutsbesitzer Carl Friedrich August von Kaehne. Als Besitzer zweier Ziegeleien stellte er Baumaterialien wie Ziegel, Klinker, Kalk und Sand zum Selbstkostenpreis zur Verfügung und trug so maßgeblich zur Finanzierung bei.
Die Grundsteinlegung erfolgte am 4. Oktober 1840, nachdem die Fundamente bereits fertiggestellt waren. Der Bau begann am 19. August 1841 und wurde am 30. Oktober 1842 feierlich eingeweiht – in Anwesenheit des Königspaares und unter Leitung von Bischof Daniel Neander.
Schinkel selbst erlebte die Fertigstellung nicht mehr. Die Bauleitung übernahm sein Nachfolger Ludwig Persius, unterstützt von Gustav Emil Prüfer vor Ort sowie dem Regierungs- und Baurat Carl Redtel. Eine Beteiligung von August Stüler lässt sich hingegen nicht belegen.
Die alte Kirche wurde 1842 abgerissen. An ihrer Stelle entstand 1856 ein Sandsteinkreuz, entsprechend einer Anordnung Friedrich Wilhelms IV., um ehemalige Kirchenstandorte zu kennzeichnen und zu bewahren.
Auch Theodor Fontane besuchte Petzow später im Rahmen seiner „Wanderungen durch die Mark“. Zunächst zeigte er sich kritisch gegenüber der schlichten Innenausstattung, die ihm zu wenig historische Elemente bewahrte. Doch der Eindruck wandelte sich rasch: Besonders das Panorama vom Turm aus beeindruckte ihn nachhaltig und ließ die anfängliche Skepsis vergessen.
Heute wird die einst als „kahl“ empfundene Schlichtheit eher als wohltuend und klar wahrgenommen. Seit den 1980er Jahren ist die Kirche entwidmet und dient als Kulturort. Ausstellungen, Konzerte und Veranstaltungen finden hier regelmäßig statt. Dank moderner Ausstattung ist eine ganzjährige Nutzung möglich.
Zudem ist die Kirche ein beliebter Ort für Trauungen und Taufen und fungiert als Außenstelle des Standesamtes Werder (Havel). Seit der Wiedereröffnung im Jahr 1994 haben sich dort bereits rund 1.500 Paare das Jawort gegeben.