Då Hjelme gamle kyrkje vart reist i 1875, hadde soknet namnet Ytre Bø, under Hordabø sokn i Manger prestegjeld. Kyrkja vart bygd etter at representantar for dei 700 innbyggjarane i soknet hadde skrive ein søknad til Stiftsdireksjonen i 1868. Det vart halde soknestyremøte i Bø, og vedtak vart gjort om at Ytre Bø skulle få byggja si eiga kyrkje og overførast til Herdla prestegjeld. Dei to sokna i Bø kom til å arbeida saman. Dei to sokna fekk kyrkjeteikningar i lag, bad samstundes om godkjenning av teikningane og fekk same byggmeisteren, Jon Jonsen Alver. Det vart også gjort avtale om pliktarbeid og lån. Grunnmuren skulle oppførast etter akkord, og steinen skulle alle vera med på å få tak i og frakta til Hjelmevågen. Det same skulle gjelda for steingjerdet kring kyrkjegarden. Grunnmuren stod klar då trematerialane kom, frakta som rundtømmer av sju råseglskuter frå Sogn. Folk samlast til dugnaden med å bera tømmeret fram til byggjeplassen der arbeidsfolka sette i gang med flathogging av stokkane. Kyrkja var ikkje heilt ferdigbygd då vigslingsdagen nærma seg. Heile kyrkja stod utan bordkledning, og det eine sakristiet mangla takstein. Men innan 1876 var også desse arbeida fullført, og kyrkja vart måla med lys okergul farge.

Det var prost Jakob Hveding som stod for vigslinga av kyrkja 4.august 1875.

Soknet fekk seinare endra namn til Hjelme sokn. Folket i soknet hadde lagt ned mykje arbeid med å hogga ut stein og føra han til kyrkja. Dei måtte også føra jord til gravplassen,og dei måtte betala mykje skatt til finansieringa av kyrkja. Likevel fekk ikkje Hjelme meir enn fire gudstenester i året. Først i 1890 åra auka talet på gudstenester til åtte-ni etter at Hjelme endeleg fekk konfirmasjonsgudstenester. Først ved overføringa til Herdla prestegjeld i 1916 fekk Hjelme auka gudstenestetalet til 15 i året. Hjelme sokn vart eigen kommune i 1910. I 1912 kom det omn og ny
altertavle i kyrkja.

Det var Knut Askeland frå Sæbø som måla ein kopi av Thorvaldsens kristusskulptur. Kyrkja hadde ikkje orgel, og først i 1949 vart det kjøpt inn eit harmonium. 31. mai 1971 vart det halde avslutningsgudsteneste i kyrkja, to veker før ny kyrkje vart vigsla. Det var ein føresetnad at den gamle kyrkja skulle verta ståande og vedlikehaldast. Tårnet vart reparet i 1975 og 1992, og kyrkja har vore måla utvendig. På 1970-talet vart det halde nokre 17.mai-gudstenester i kyrkja. Seinare har det vorte vanleg med ei årleg gudsteneste om sommaren. Kyrkja vert av og til brukt som bryllupskyrkje og til konsertar.