Der wehrhafte Kirchturm ist gemeinsam mit dem romanischen Gewölbe und einem Rundfenster aus gleicher Zeit der früheste Zeuge aus Keilhaus Geschichte. Er lässt auf eine mittelalterliche Kirche schließen, an deren Ostseite vermutlich eine Apsis zu finden war. Im 18. und 19. Jahrhundert erhielt das Gotteshaus seine prägende Gestalt. 1759 wurde die barocke Turmhaube aufgesetzt, 1844 ein neues Langhaus errichtet. Einige Ausstattungsstücke der Kirche zeigen die Verbindung zur benachbarten Fröbelschule. So stammt das Altarbild von dem ehemaligen Schüler der Anstalt, Friedrich Unger. Es zeigt Jesus, wie er die Kinder segnet. Die Gesichter der Jünger tragen die Züge der Mitstreiter Fröbels: Middendorf, Langethal und Barop.
Keilhau und die Dorfkirche Keilhau gehören zur Evangelischen Kirchengemeinde Rudolstadt I (zusammen mit Lichstedt, Eichfeld, Schaala und Mörla).
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