Die St. Marien Kirche steht auf dem damals geographischen Mittelpunkt der Bauernschaften von Handarpe (Melle) jetzt Sondermühlen, Niederschlochtern, Eickholt und Dielingdorf und ging hervor aus der Gutskapelle auf dem Gut Sondermühlen (St. Nikolaus). Die Kirche stand damals für weitere 100 Jahre mitten im Feld. Die örtliche Siedlung Sondermühlen wurde in der jetzigen Größe erst in den letzten Jahrzehnten erbaut. Die Konsekration war am 28.10.1869 durch den Osnabrücker Bischof Johannes Heinrich Beckmann. Der zum ursprünglichen Kirchenbau gehörende Glockenturm war nämlich baufällig geworden, so daß die Behörden wegen der Gefahr für die Kinder der benachbarten Schule und für die Gemeinde eine Schließung der Kirche androhten.

60 Jahre nach dem Bau der Kirche wurde dann in den Jahren 1928 – 1930 nach Plänen des Osnabrücker Architekten A. Feldwisch-Drentrup der neue, jetzige Turm errichtet. Er wurde als neues Gebäudeteil vor das alte Westwerk der Kirche gesetzt. Der neue Kirchturm hat eine Höhe von 28 Metern. Ursprünglich waren 35 Meter geplant.

Die Marienklause auf dem Vorplatz der Kirche wurde in den Jahren nach der Umbenennung der Kirche in St. Marien Unbeflekte Empfängnis durch den Pastor Wilhelm Kreuzhermes errichtet. Die Marienfigur war ursprünglich im Kirchenschiff untergebracht.

Das Kirchenschiff wurde im neugotischen Stil gebaut.

Der Hochaltar stammt aus der Entstehungszeit der Kirche. Er ist von Bildhauer Heinrich Seling, der gebürtig aus Gesmold stammt, geschaffen worden. Er ist mit neugotischen Stilelementen ( z. B. Fialen mit Kreuzblumen ) als prächtiger Ort für die Aufbewahrung und Verehrung des Allerheiligsten gestaltet.

Die beiden Figuren stellen den Hl. Baylon Paschalis und den Hl. Bonifatius dar. Die Tabernakeltüren wurden ca. 1980 neu vorinstalliert.

Die Bildplatte vor dem Altarsockel stellt die von Mose als Heilszeichen erhöhte Schlange dar. Die christliche Theologie sieht darin das alttestamentliche Vorzeichen der Erlösung durch den Kreuzestod Jesu Christi, der in der Eucharistiefeier vergegenwärtigt wird.

Nach der Liturgiereform des 2. Vatikanischen Konzils wurde der neue Celebrationsaltar Ende der 60er Jahre aufgestellt. Nach dem Jahr 2000 wurde der heutige Altar umgestaltet und das Ambo neu errichtet.

1984 hat das ehemalige Friedhofskreuz, eine Arbeit des Meller Bildhauers Siepelmeyer aus dem Jahre 1930 als Triumphkreuz Eingang in die Kirche gefunden.

Die Kirchenfenster stammen aus dem ursprünglichen Baujahr der Kirche und wurden von einer Aachener Firma geschaffen. Das dreiteilige Chorfenster in der Mitte zeigt uns den gekreuzigten Christus zusammen mit Maria, Johannes und Maria Magdalena, die zweiteiligen Fenster links und rechts die Evangelisten Matthäus, Markus, Lukas und Johannes. Diese sind erkenntlich an den für sie typischen Symbolen: Mensch, Löwe, Stier und Adler.

Die Orgel ist vom Stil des Prospektes her eigentlich ein Fremdling in der Kirche. Die Orgel wurde ursprünglich für eine westfälische Gemeinde 1890 von der Firma Breil in Dorsten (bei Münster) erbaut. 1940 wurde die Orgel von der Sondermühlener Kirchengemeinde erworben und 1987 von der Herstellerfirma renoviert.

Die Marienstatue unter der Orgelempore wurde am 7.10.1990 geweiht. Geschaffen hat sie der polnische Bildhauer Johann Jeczmyk. In der Konsole sind die 4 Hauptabschnitte unseres Lebens in Form von Händen dargestellt.

Taufkapelle und Taufbecken befinden sich in der rechten Turmkapelle ( Blick vom Altar ). Das Taufbecken wurden von der Gemeinde zum silbernen Priesterjubiläum ( 23.02.1932 ) von Pastor Johannes Menke gestiftet. Der Taufstein wurde von dem Osnabrücker Bildhauer Jung geschaffen und besteht aus Ibbenbürener Sandstein. Die tulpenförmige Ausarbeitung des Beckens weist auf die Jugendstilepoche hin. Bis April 1923 wurden die Taufen in Melle gespendet, denn bis dahin war die Gemeinde Sondermühlen ein Teil der Pfarre Melle. Ab April war Sondermühlen eine Kuratie ( Kurat = im kath. Kirchenrecht ein Hilfspriester mit einer Seelsorgestelle ), später dann selbständige Pfarrei. Seit 1969 feiern die Meller Priester auch in Sondermühlen den Gottesdienst nachdem der letzte Pastor Wilhelm Kreuzhermes in den Ruhestand versetzt wurde. Zunächst bildet Sondermühlen mit den Gemeinden Melle und Buer einen Pfarreiengemeinschaft. Seit 2010 gehört Sondermühlen zur Pfarrei St. Matthäus.

In der linken Turmkapelle ( Blick vom Altar ) befindet sich die Kriegergedächtnisstätte. Die Pieta und Gedenktafeln erinnern an die Gefallenen der beiden Weltkriege.