Kostel byl postaven koncem 17. století ve střídmém, téměř nedekorativním barokním slohu. V letech 1912-1913 byla upravena sakristie a přistavěna předsíň. Jednolodní stavba s mírně obdélnou lodí je zakončena presbytářem na půlkruhovém půdorysu. Jižní i severní stěnu lodi prolamují trojice půlkruhově zakončených oken, jejichž ze stěny vystupující lomené suprafenestry jsou nejvýraznějším zdobným prvkem kostela. K severní stěně lodi je přistavěna sakristie, k západnímu průčelí pak přiléhá předsíň. Loď a sakristie jsou plochostropé, zatímco presbytář je zaklenut jedním polem křížové klenby a konchou. V lodi je dřevěná kruchta.
Barokní a novobarokní zařízení kostela, hlavní oltář, dva boční oltáře s obrazy a sochami, kazatelna a křtitelnice, bylo velmi ochuzeno krádežemi a poškozením po r. 1990. V západním štítu je nad střechou předsíně ve výklenku umístěna rustikálně provedená soška, představující barokní pojetí Boha Otce (starší muž s plnovousem na obláčku, který v pravici třímá žezlo nad Zemí jako její vládce).
Na místě současného kostela stávala dřevěná kaple sv. Anny, a to nad studánkou, v níž se údajně tato světice zjevila. Přicházelo sem mnoho poutníků a nemocní se uzdravovali zdejší vodou. Tu užíval mj. také otec českého dějepisu František Palacký pobývající často u svého zetě na zámku v blízké Malči, který si ji dával zasílat i do Prahy. V průběhu 17. století byla na místě dřevěné kaple vystavěna kaple zděná. Ta byla později, nejspíše koncem 17. století, za majitele panství pana Schmiedla z Schmiedenu přestavěna na kostel. Cihly, z nichž je kostel postaven, byly páleny v blízkém Přemilově a dopravovány do Modletína na hřbetech dvou velbloudů. Kostel spadal pod duchovní správu v Libici nad Doubravou. Když pak později p. Adler vystavěl lázeňský dům nazvaný 'Dolejší stavení' a lázeňských hostí přibývalo, byl do Modletína povoláván na delší dobu kněz, nejčastěji z kláštera v Chrudimi, který zde konal bohoslužby. V roce 2008 došlo ke sloučení s římskokatolickou farností Chotěboř. Kostel má nyní v bezplatném pronájmu občanské sdružení Benediktus, které zde v bývalé faře a přilehlých objektech buduje své komunitní centrum lidí s mentálním postižením a organizuje opravu kostela.