In der schriftlichen Überlieferung taucht die Kirche an der Quelle erstmals im Jahr 1200 auf. Sie gehörte damals zum Dorf Twelven. Der Ort wird in den darauffolgenden Jahrhunderten mehrfach erwähnt, bevor er im Jahr 1530 als verlassen beschriebenen wird. Alle Gottesdienste wurden in diesem Jahr aus der Kirche am Bullerspring in die Klosterkirche Marienborn verlegt, wo sich bis heute der Taufstein der Twelver Kirche befindet. Vermutlich war das Dorf im Bauernkrieg zerstört worden. Erhalten blieb nur die Mühle des Ortes, die 300 m nordwestlich der Kirche an der Wirpke lag. Archäologische Funde deuten darauf, dass das Dorf Twelven aus mehreren Hofstellen im oberen Wirpketal bestand.
Südwestlich der Quelle und der Baumgruppe am Bullerspring ist durch archäologische Lesefunde vom angrenzenden Acker eine intensive Nutzung für die gesamte Römische Kaiserzeit nachgewiesen (1. bis 4. Jahrhundert n. Chr.). Es ist anzunehmen, dass die Quelle Gegenstand kultischer Verehrung der germanischen Bevölkerung war. Umfangreiche Funde aus dem Frühen Mittelalter zeigen, dass es sich zumindest in karolingisch-ottonsicher Zeit (8.–10. Jahrhundert n. Chr.) ebenfalls um einen herausgehobenen Platz gehandelt hat.
Die wissenschaftlichen Untersuchungen stehen auch im Zusammenhang mit der Vorbereitung eines weiteren Abschnitts der Dauerausstellung im Landesmuseum für Vorgeschichte Halle (Saale). Im Bereich des Kirchstandortes wurden mehrere Grabungsschnitte angelegt. Dabei zeigte sich, dass der durch die Mauerreste bekannten romanischen Kirche ein älterer Sakralbau vorausgegangen ist. Bemerkenswerterweise wies die ältere Kirche ein deutlich größeres Langhaus auf als der hochmittelalterliche Bau. Die jüngere Kirche ist als einfacher rechteckiger Saalbau mit Rechteckchor ohne Apsis zu rekonstruieren; die Größe des Kirchenschiffes liegt bei 10,25 m x 7,35 m. Der ältere, bei den diesjährigen Ausgrabungen entdeckte, Bau zeigt einen außergewöhnlichen Grundriss mit einem dreischiffigen Langhaus und einer halbrunden Apsis. Das Langhaus dieses frühen Kirchenbaus ist 12 m lang und 9,25 m breit.
Offenkundig wurde am Bullerspring ein germanisches Quellheiligtum demonstrativ durch einen christlichen Sakralbau überprägt. Während der Zwangschristianisierung der heidnischen Sachsen unter Karl dem Großen (747/48–814) spielte diese Region im östlichen Altsachsen eine zentrale Rolle. Hier war das durch den friesischen Missionar Liudger gegründete Kloster Werden a. d. Ruhr begütert. Der Geistliche Liudger war von Karl dem Großen mit der Sachsenmission beauftragt worden. Im nur wenige Kilometer von Marienborn entfernt gelegenem Helmstedt entstand das Liudgerikloster und an der Gründung des für das östliche Altsaschen zuständigen Bistums Halberstadts Anfang des 9. Jahrhunderts war die Familie des später heiliggesprochenen Liudgers maßgeblich beteiligt.
Ende des 12. Jahrhunderts gewann unter dem Magdeburger Erzbischof Wichmann von Seedorf eine »wundertätige« Quelle in Marienborn an Anziehungskraft. Damit wird ein Bedeutungsverlust der nur 1,5 km entfernt gelegenen Quelle am Bullerspring einhergegangen sein. Die ältere Basilika am Bullerspring wurde nun durch den kleineren Neubau ersetzt.
Die momentan am landschaftlich reizvollen Bullerspring freiliegenden Kirchenfundamente geben eindrucksvoll Zeugnis von der Christianisierung unserer Region und seiner Eingliederung in das Fränkische Reich.
