Wo sich heute die Kirche erhebt, war bereits 1603 unter dem Abt Joachim aus dem Kloster Reifenstein ein Vorgängerbau errichtet worden. Die Weihe dieser Kirche ist durch den Erfurter Weihbischof Cornelius Gobelius für den 17. Mai 1611 bezeugt.
Für den jetzigen neugotischen Bau wurde 1852 der Grundstein gelegt. Am 15. Mai 1855 konnte sie unter dem damaligen Pfarrer Nikolaus Hünermund geweiht werden.
Der mit einer flachen Holzdecke überspannte Saalbau wird durch die fünf bleiverglasten Fenster an jeder Längsseite gegliedert. Sie stammen aus der Glasmalerei Strobel in Würzburg und wurden 1939/42 geschaffen. Sie zeigen Szenen aus dem Alten und dem Neuen Testament und verschiedene Heilige.
Die drei Fenster im Chorraum stammen aus der Hof-Glasmalerei Schneider zu Regensburg, wo sie 1904 gefertigt wurden. Im Mittelfenster ist die Krönung Mariens dargestellt, links daneben die Verehrung des Herzens Jesu durch die hl. Margareta Maria Alacoque. Auf dem Fenster rechts im Chorraum empfängt der hl. Dominikus von der Gottesmutter den Rosenkranz.
Ebenfalls im Altarraum sind zwei Reliefs des ehemaligen Hochaltars angebracht: Die Darstellung Jesu im Tempel, sowie die Szene der Kreuzwegstation „Jesus begegnet seiner Mutter“.
Ein blau emailliertes Kreuz des Erfurter Künstlers Thomas Lindner mit vier Bergkristallen in der Mitte, sowie der Tabernakel mit der Darstellung der 12 Tore des himmlischen Jerusalem lenken den Blick hin zur Mitte des Altars. Seit der letzten Renovierung 1998 haben sie ihren aktuellen Platz im Altarraum. Zeitgleich wurde die farbliche Fassung aus der Bauzeit rekonstruiert. Dabei wurden die Nischen links und rechts neben dem Triumphbogen freigelegt und mit Plastiken der Gottesmutter und des hl. Josef ausgestattet. Die Ausmalung im Umlauf des Triumphbogens wurde ebenfalls wieder zur Ansicht gebracht. Zwischen stilisiertem Rankenwerk sind neun Medaillons mit Symbolen aus der Lauretanischen Litanei zu sehen – ein weiterer Hinweis auf das Patronat unserer Kirche: Mariä Himmelfahrt. Ein direkter Hinweis darauf ist die figürliche Darstellung der Himmelfahrt Mariens an der Südwand der Kirche.
2016 bekam die Kleinbartloffer Kirche ihr neues Geläut. Die beiden in Brockscheid/ Eifel gegossenen Bronzeglocken „hl. Josef“ und „hl. Mutter Teresa“ wurden am 21. August durch Weihbischof Reinhard Hauke geweiht. Seit dem Kirchweihfest am 16. Oktober 2016 laden sie im Einklang mit der alten Marienglocke in den Tönen c‘‘ d‘‘ e‘‘ – dem Vaterunser-Motiv – die Gläubigen zum Gottesdienst in die Kirche ein.
