Die Errichtung der Dorfkirche erfolgte im 14. Jahrhundert, damit ist das Gotteshaus das älteste Gebäude in Gräfendorf. Als Baumaterial verwendete man die "herantransportierten" Findlinge von den Gletschern aus Skandinavien und Lesesteine, die bei der Bodenbearbeitung von den Feldern abgesammelt wurden.

Der spätromanische Feldsteinbau besitzt im Kern einen eingezogenen Chor. Das Oberteil bekam später einen veränderten Breitturm. Zum Ort gehörte lange Zeit eine eigene Pfarrstelle, die nach der Reformation ab 1535 bis 1539 zum Nachbardorf Werbig gelangte.

Auf der kleinen Kirchglocke steht 1617 folgende Inschrift: "PETER HANNEMANN   TOMAS GERMAN   BROSE KLEIN HANS   HANS HEYSE GOSS MICH" Nach dem Großbrand 1636 und durch Verwüstung im Jahr 1637 im 30jährigen Krieg (1618-1648) kamen die Herren Krause und Woltersheim aus Torgau, die die Dorfkirche im Jahr 1697 wieder aufbauten. Dabei wurden weitere Veränderungen durch Verbreiterung der seitlichen Chorwände vorgenommen. Durch die vorgelegten Bögen wurden das Schiff und der Chor unter einem einheitlichen Walmdach vereinigt. Des Weiteren erneuerte man die Ostwand und es erfolgte der Abbruch der Apsis. Ein Anbau einer zweigeschossigen Patronatsloge mit einer darunter liegenden Gruft an der Südseite wurde vorgenommen.

Zu Ehren Gottes stiftete August Christian von Thümen 1774 die finanziellen Mittel, um die gesprungene alte Glocke von Johann Christian Meyer umgießen und vergrößern zu lassen. Dessen Inschrift lautet folgendermaßen: "IN ANNO 1774 HABEN DER CHÜRFÜRSTLICHE SAECHSISCHE AMTSHAUPTMANN HERR AUGUST CHRISTIAN JOHANN VON THÜMEN, DIESE GESPRUNGENE ALTE KLOCKE AUS IHREN MITTELN, ZUR EHRE GOTTES UMGIESSEN, UND GROESSER MACHEN LASSEN! IN FEUERS GLUD BIN ICH ZERFLOSSEN - JOHAN CHRISTIAN MEYER HAT MICH GEGOSSEN." Die Anschaffung einer kleinen Orgel folgte kurz darauf im Jahr 1776. Leider ist diese heute nicht mehr zu bewundern. In den Breitturm installierte man ein rein mechanisches Uhrwerk.

Auf dem Friedhof findet sich die Ruhestätte des vorletzten Gutsherrn Ernst Brumhard, der im Jahr 1897 verstarb. Das Grab mit Gedenkstein, des damaligen Rittergutsbesitzers, ist heute noch gut erhalten und wird gepflegt. Darauf steht: "Hier ruht in Gott der Rittergutsbesitzer Ernst Brumhard geb. 12. October 1856 zu Naundorf, gest. 4. Januar 1897 zu Gräfendorf".

Das Kircheninnere wurde 1969 neu eingerichtet (u.a. Silberkelch-18. Jh., Taufschüssel aus Messing-17. Jh.). Später entstand die so genannte "Leichenhalle". Ende der 80er/90er Jahre des 20. Jahrhunderts erfolgten Putzarbeiten an der Fassade der Patronatsloge. Es folgten weitere Außen- und Innenarbeiten an der Feldsteinkirche, die ihre Planung und ihren Abschluss im Jahr 2002 fanden.