Les éléments les plus anciens du mobilier de l'église de Vieulaines remontent à la construction de l'édifice au XVIe siècle. De cette époque datent le bénitier, ou piscine liturgique [IM80002127], aujourd'hui déplacée dans l'église de Fontaine-sur-Somme, ainsi que les fragments de vitraux du chœur, datés de la seconde moitié et de la fin du XVIe siècle (Corpus Vitrearum). Une verrière (baie 1), aujourd'hui disparue mais décrite par Canton et Hainsselain qui s'étaient appuyés sur une source de 1839, était plus tardive et remontait au premier quart du XVIIe siècle. Elle portait la date de 1620 et aurait été donnée par Jean de May (1615-1644), seigneur de Vieulaines et de Saigneville, après son mariage avec Marie de Monthomer, le 3 avril 1619.

Une autre phase importante de l'aménagement de l'église est réalisée dans le dernier quart du XVIIIe siècle, après une importante campagne de restauration de l'église et du chœur en particulier. C'est à cette époque que la voûte du chœur, simplement charpentée est lambrissée et peinte d'un ciel étoilé, et que le maître-autel [IM80002111] est remplacé ainsi que le tableau de l'Assomption de la Vierge [IM80002116], accroché dans l'axe du chevet de l'église.

Le mauvais état sanitaire de l'église a conduit récemment à procéder au déplacement du tableau ainsi que de la piscine liturgique, après sa restauration en mars 2019 par Christine Bazireau. Toutes ces pièces sont aujourd'hui dans l'église paroissiale Saint-Riquier de Fontaine-sur-Somme [IA80010957].