Sofort konnten die finanziellen Verhältnisse saniert werden und der Bau der langersehnten Kirche rückte in greifbare Nähe. Noch im Jahre 1935 begannen die Vorbereitungen zum Kirchbau. Pfarrkurat Mayer schlug als neuen Kirchenpatron den Hl. Otto von Bamberg vor. Der bisherige Titel konnte nicht beibehalten werden, weil es die Kirche „Hl. Familie“ schon gab. Am 21. Juni 1936 beschloss die Kirchenverwaltung formell den Bau einer neuen Kirche auf dem Platz der bisherigen Notkirche. Die Kosten wurden von der Gesamtkirchengemeinde getragen, die auch die Pläne erstellen ließ und Bauherrin war. Für die Bauausschusssitzung im Ordinariat wurden die Herren Nikolaus Rammelmaier und Franz Schuier gewählt. Der Architekt war Friedrich Haindl aus München. Zu seinen größeren Kirchenbauten zählen in München St. Jakob am Anger, Maria Immaculata, St. Bernhard und in der Nähe von München u.a. Erding, Dachau Ost und Süd und Karlsfeld. Architekt Haindl baute über 100 Kirchen. Der Kirchenbauverein wünschte sich von ihm „ein nettes Waldkirchlein, das zum Besuch lockt und einlädt“. Am 5. August 1936 fand der letzte Gottesdienst in der Notkirche statt. Dann wurde sie abgebrochen. „15 ½ Jahre hat sie ihrem Zweck gedient, nachdem sie den ganzen Krieg als Militärbaracke verwendet worden war“. So schrieb Pfarrkurat O. Mayer in sein Bautagebuch.
Auf der Firmenliste stehen unter anderen:
J. Kössler, München, Erd-, Beton- und Maurerarbeiten,
A. Riß, Neubiberg, Zimmermannsarbeiten,
Pachmayer, Dachdecker- und Spenglerarbeiten.
Am 6. September 1936 fand die Grundsteinlegung durch Prälat G. Böhmer statt. Zum Fest banden an die 50 Frauen 420 m Girlanden. Dazu wurden viele Blumen gebracht, so dass „der Bauplatz in einem Schmuck prangte, wie es bei solcher Gelegenheit wohl selten zu sehen ist“. Doch leider wurde das Fest durch ausgiebigen Regen sehr beeinträchtigt.
Am 10. Oktober 1936 gab es zum Richtfest ein Mittagessen im Hofbräustüberl in der Prinz-Alfons-Straße. (Das Hofbräuhaus wurde im Jahre 2008 abgerissen und an seiner Stelle Mietshäuser errichtet.) Die Hebeweingelder betrugen für die Hilfsarbeiter 5 RM, für die Facharbeiter je 6 RM.
Am 8 November 1938 konnte bereits die Glockenweihe stattfinden. Die drei Glocken wurden von der Fa. Hemelingen in Bremen gegossen.
Erste Glocke:
Name: Patronin Bavariae (Maria, Schutzfrau Bayerns)
Inschrift: Magna Patrona Bavariae, pacem et fidem da patriae! Maria, Schutzfrau Bayerns, schenk Frieden und Glauben unserem Vaterland!)
Gewicht: 900 kg, Ersatzglocke 1956 installiert: 590 kg
Ton: fis, unverändert auch bei der Ersatzglocke im Jahre 1956
Zweite Glocke:
Name: St. Nikolaus, segne die Gemeinde Ottobrunn
Die 1956 installierte Ersatzglocke heißt Georg.
Inschrift: Deine Stimme klinge über unsern Wald, an jede Türe dringe, rufe jung und alt! (Nikolaus Rammelmaier)
Gewicht: 550 kg, Ersatzglocke 1956: 399 kg
Ton: a , Ersatzglocke: gis
Dritte Glocke:
Name: St. Otto
Inschrift: St. Otto, starker Friedensheld, schaff allen Zwiespalt aus der Welt!
Gewicht: 394 kg, die Glocke konnte auch vor dem Kriegszugriff gerettet werden
Ton: h
Leider mussten die ersten beiden Glocken dem Krieg geopfert werden. Sie wurden im Februar 1942 von der Reichsstelle für Metalle abgeholt. Am 8. Juli 1956 konnten als Ersatz zwei neue Glocken mit gleichem Namen und Inschrift wie die bisherigen zwei Glocken geweiht werden. Sie wurden von der Glockengießerei R. Perner, Passau, angefertigt und geliefert. Unter starker Anteilnahme der Bevölkerung wurde nach einem Festzug durch Ottobrunn auf dem Schulplatz im Rahmen eines Festgottesdienstes die Weihe der Glocken von Pfarrer L. Krempl vorgenommen. Bei den Bemühungen um die neuen Glocken erwarb sich Herr Georg Hitzler große Verdienste.
Im Januar 1937 musste der Bau der Kirche wegen Kälte eingestellt werden und im März fielen große Flächen des Außenputzes ab. Weil die Kirche neu verputzt werden musste und die Hochaltarfiguren noch nicht fertig waren, sollte die Kirchweihe am 13. Juni stattfinden, eine einfache Weihe (Benediktion) dagegen so bald wie möglich, weil die religiös interessierte Bevölkerung auf keinen Fall mehr warten wollte und einen möglichst frühen Bezug der Kirche wünschte.
Mit Schreiben vom 20. März 1937 legte Kardinal Dr. Michael von Faulhaber die Weihe auf den 11. April 1937 fest, auch wenn „der Außenputz abfällt, die Wege nicht geebnet sind und die Innenausstattung noch nicht vollendet ist.“ Am 11. April 1937 fand die feierliche Kirchweihe statt.