Die katholische Kirche St. Martin prägt seit Jahrhunderten das Ortsbild von Vollenborn. Ursprünglich war die Gemeinde kirchlich wechselnden Orten zugeordnet, zunächst vermutlich Bernterode, später Deuna und zeitweise wieder Bernterode, bevor sie ab dem späten 17. Jahrhundert dauerhaft nach Deuna eingegliedert wurde.
Die heutige Kirche entstand Anfang des 18. Jahrhunderts. Eine ältere Kirche östlich vom Rittergut wurde zuvor abgerissen. An ihrer Stelle errichtete man im Ortszentrum – auf dem Gelände einer ehemaligen Scheune – ein neues Gotteshaus. Die Grundsteinlegung erfolgte am 16. April 1711 durch erzbischöflichen Commissarius. Im Laufe der Zeit wurde die Kirche mehrfach renoviert und umgebaut. Größere Reparaturen sind für das Jahr 1839 belegt. Der Innenraum wurde 1982/83 umfassend renoviert, nachdem bereits 1968 der Chorraum neu gestaltet worden war. Die letzte Sanierung der Kirche erfolgte in den Jahren nach 2007.
Bereits 1664 wurde die erste Glocke gegossen, eine zweite folgte 1774. Beide Glocken fielen der Rüstungsindustrie des Ersten Weltkrieges zum Opfer und wurden durch einfache Stahlglocken ersetzt. 2011 fand, zum 300-jährigen Kirchweihfest die Segnung der heute im Turm klingenden Bronzeglocken statt.
Auch die Orgel wurde mehrfach ersetzt – von einer kleinen Orgel aus Magdeburg (1825) bis zur heutigen Sauer-Orgel aus dem Jahr 1971.
Heute ist die Kirche St. Martin nicht nur ein Ort des Glaubens, sondern auch ein bedeutendes Zeugnis der Ortsgeschichte und Gemeinschaft Vollenborns.
