Pozlovice se v historických dokladech připomínají poprvé k roku 1287. K roku 1449 je v  Moravských deskách zemských zmínka o „vsi Pozlovicích s kostelním podacím“. Z toho je zřejmé, že už v rušných dobách husitských byl v Pozlovicích kostel s duchovní správou a farou. Stěží byl kostel s farou stavěn až ve válečných dobách – a tak lze s velkou pravděpodobností říci, že už v době předhusitské – nejpozději na počátku 15. století – byla v Pozlovicích katolická duchovní správa a že původní kostel svatého Martina byl postaven jako kostel katolický. V průběhu doby husitské a v době následující po smrti katolického majitele panství Jaroslava ze Šternberka se předpokládá, že se kostel i fara dostaly do držení kališnických kněží. V průběhu 16. století byla v Pozlovicích duchovní správa novoutrakvistická s tendencí k luteranismu. V roce 1582 se v Pozlovicích připomíná novoutrakvistický farář Jan Kryšpín Vodňanský.


Roku 1633 byla opět obnovena katolická duchovní správa a od roku 1641 jsou dochovány nejstarší matriky pozlovské farnosti. Následujícího roku byl na místě starého dřevěného kostela vybudován z kamene nový kostel, který měl tvar velkého obdélníku, sakristie byla z boku. Zeď byla široká jeden metr a základ hluboký přes dva metry. Později byl objeven zazděný vchod do hrobky pod hlavním oltářem a zazděný vchod, kudy se chodilo ze sakristie do kostela. Kostel byl původně staven ve slohu gotickém.


Roku 1663 byly kostel i fara vypáleny za nájezdu Tatarů a Turků. Nově vybudovány byly obě budovy po roce 1664, kostel byl rozšířen do délky a po bočních stranách o kaple, pod nimiž jsou vybudovány hrobky. Půdorys základů kostela byl pak v podobě kříže. Sakristii postavili za oltářem, aby tvar kostela byl symetrický. Pod levou kaplí se pohřbívalo do dob josefínských. V roce 1672 nákladem hraběte Serenyiho byl kostel rozšířen co do délky a po bočních stranách o kaple (pod pravou kaplí je hrobka hrabat Serenyiů, pod levou kaplí se též pohřbívalo až do josefinských dob (koncem 18. stol.).


V letech 1790 – 1798 byly pro kostel pořízeny i varhany – a to za 1 500 zl., které pro tento účel v závěti odkázal farář P. Antonín Goldenmund (z Olomouce). Varhany byly restaurovány naposledy v r. 1998 nákladem 100 000,- Kč. Chrámový kůr i dva boční obrazy s výjevy ze života sv. Antonína Paduánského (1768) jsou objekty památkově chráněné. V roce 1909 byl ze sbírek pořízen obraz sv. Josefa a obraz sv. Martina – patrona kostela nad hlavním oltářem. Oba obrazy maloval akademický malíř Josef Hübsch z Prahy. Umělecký rám na obraz sv. Martina vyřezal akademický sochař Josef Bek z Kutné Hory.


V roce 1913 byl v kostele dostavěn nový hlavní oltář z mramoru a nová kazatelna z hořického pískovce, která je velkým uměleckým dílem. Je zhotovena ze čtyř dílů kamene a na každém z nich je vytesán znak jednoho z evangelistů. Oltář i kazatelnu stavěl kamenický mistr Ferdinand Krejčí z Olomouce.

Dva vedlejší oltáře v bočních kaplích byly postaveny v r. 1915. Jsou celé z mramoru. Na nich jsou postaveny sochy z hořického kamene. Vpravo je socha Piety - Panny Marie s Ježíšem sňatým z kříže, vlevo sv. Anna s dítětem Marií. Podle nich jsou pojmenovány kaple: kaple sv. Anny a kaple vzkříšení. Obojí je dílo Václava Semeráka z Olomouce. Výzdoba kostela byla dokončena v r. 1922. Byla posvěcena křížová cesta a postaveny 4 sochy z hořického kamene: Jsou to sochy: sv. Cyril a Metoděj, Božské Srdce Páně a Srdce Panny Marie. Sochy jsou opět dílem firmy Semerák a spol. z Olomouce.

V letech 1966 – 1967 byla jako první v Olomoucké diecézi provedena rozsáhlá renovace kostela v duchu 2. vatikánského koncilu. Návrh provedl akademický malíř František Peňáz z Hřivínova Újezdu. Do předsíně kostela byly pořízeny dveře s malovanými okny.