Первоначальная церковь в селе Вертуновка была построена в 1861 году на средства прихожан. Она представляла собой деревянное, холодное, однопрестольное здание. При церкви имелась деревянная сторожка. В 1885 году было учреждено церковно-приходское попечительство, а в 1888 году открыта церковно-приходская школа. По данным 1895 года, при храме числилось 3291 прихожанин обоего пола, проживавших в 462 дворах. Священнослужители получали жалование от казны и пользовались процентами с принадлежащего церкви капитала.
В 1936 году, в период антирелигиозной кампании, храм был закрыт по постановлению Бековского райисполкома и передан под клуб-кино. Здание пришло в аварийное состояние, что потребовало принятия мер по его восстановлению.
В 2006 году, благодаря стараниям ктитора храма Б.Н. Кулагина, было начато строительство нового кирпичного Никольского храма на месте старого. Новый храм был освящен 21 мая 2011 года епископом Пензенским и Кузнецким Вениамином, который совершил освящение престола и божественную литургию.
Архитектурно новый храм представляет собой кирпичное здание с одной главой и колокольней. Он выполнен в традиционном русском стиле, соответствующем канонам православного храмового зодчества. Храм является центром духовной жизни села Вертуновка и окрестных населенных пунктов.
