1880 年，馬偕博士返回在加拿大牛津故鄉，報告在台灣宣教情形，其鄉親不忍聽聞由於缺乏校舍，上課常「以蒼天為頂，青草為蓆」，而發起募款運動，以募款所得6,215美元以作為其建校基金。
馬偕博士回淡水後，即向赤牛稠吳宗頭購得地皮，親自設計督工，由廈門進口磚材和福杉，聘請土水師洪泉施工，並以糯米、烏糖、石灰與砂子相伴代替水泥。馬偕將此一中西合璧之紅磚書院，取名「理學堂大書院」，因感懷故鄉人士之盛情捐獻，以英文命名「Oxford College」。
牛津學堂模仿四合院農舍的有趣建築，充分反映馬偕博士認同本土文化之理念。這棟中西合璧的建築，是台灣第一所西學學堂，首屆學生18 人，教授聖經、醫療、化學、動物學、天文學及生理學等課程，是馬偕博士培育傳道、醫療人才和社會教育的大本營。
淡水中學從1914 年起使用牛津學堂，在1925 年以前做為教室使用，1931 年1937年間曾做為台北神學院校舍，也曾做過學生宿舍、幼稚園、音樂教室、美術教室等。
1985 年，牛津學堂被列為二級古蹟，壁上還有中法戰爭時(1884 年10 月2 日)留下的彈痕，最為珍貴。現為真理大學校史館、馬偕紀念資料館與北部台灣基督長老教會史蹟館。