Stensby kirke blev bygget, fordi man i årevis havde klaget over den store afstand til sognets kirke i Kalvehave, og man havde et selvstændigt kirkedistrikt. Kirkens navn refererer ikke kun til kirken i Rom, men også til den daværende ejer af Stensbygaarden Peter Malling, der havde stillet arealet til rådighed for kirke og kirkegård. Kirken blev bygget af en murermester fra Præstø for 17.88 kr. og er bygget i romansk stil. Altertavlen, som forestiller den Barmhjertige Samaritan, er malet af Joakim Skovgaard med to lokale mænd som model. Kirkeskibet er lavet af og skænket til kirken af en sømand fra Tærø, og bærer da også øens navn.
Kirken blev indviet i 1891 som kirke for Stensby kirkedistrikt i Kalvehave sogn, og siden 1979 sognekirke i Stensby sogn.