Die bauliche Entwicklung der Laurenziburg umfasst vermutlich drei Phasen, beeinflusst durch die jeweilige Territorialpolitik der Mainzer Kurfürsten und Erzbischöfe , in deren Besitz sie sich bis zum Ende des alten Reiches befand. Deshalb dürfte die Erbauung der wehrhaften Feste etwa zwischen 1200 und 1250 unter dem Aspekt politisch-strategischer Überlegungen zu sehen sein. Als Ende des 12. Jahrhunderts in bedrohlicher Nähe des kurmainzischen Hoheitsgebietes die stark besetzte pfälzische Burg Stadeck entsteht, kommt es im Gegenzug zur Errichtung der Burg Olm. Ihre wesentliche Aufgabe war es, den mainzisch-pfälzischen Grenzübergang an der Selz militärisch zu kontrollieren und durch ihre bauliche Erhabenheit kurmainzische Macht weithin sichtbar zu demonstrieren. Darüber hinaus kam ihr eine wichtige administrative Bedeutung zu. Zur Beherrschung der von ihnen abhängigen Landbevölkerung, setzten die Mainzer Bischöfe vornehmlich auf ihre Person verpflichtete Adlige als Ministerialien ein, die sie mit ihrer Burg belehnten. Von hier aus verwalteten Burggrafen und Amtmänner das südliche Mainzer Hinterland, später zusammengefasst im "Amt Olm und Algesheim". In Vertretung ihres bischöflichen Lehensherrn nahmen sie auch richterliche und polizeiliche Aufgaben wahr. Zur Bewirtschaftung und Unterhaltung der Befestigungsanlage und deren Besatzung standen die Einträge von etwa 158 Morgen Ackerland, 2 Morgen Weinberge und 10 Morgen Wiesen zur Verfügung.

In ihren frühen Anfängen beschränkte sich die Burg Olm auf eine mit Wall und Graben umgebene Einzelanlage, die auf einem kleinen Geländeplateau am Osthang des Selztales errichtet war. Ausmaße sowie Form der Grundfläche sind durch verschiedene frühere Bauaufnahmen bekannt und lassen so recht genaue Kenntnisse zur baulichen Ausdehnung der Burg zu. Ihr Grundtyp entsprach einem Vierturmkastell, wie sie vor allem im Südwesten des Reiches gebaut wurden. Vier Ecktürme flankierten ein etwa 25 x 40 m großes, unregelmäßiges Gebäuderechteck, das zur südlichen kurpfälzischen Seite hin keilförmig ausgebildet war. Mit einer Raumtiefe von 12 m dürfte der nördliche Trakt ausschließlich zu Wohnzwecken gedient haben. Ost-, West- und Südseite bestanden aus 8 m starken und innen begehbaren Mauern, die gemeinsam mit dem Nordtrakt einen kleinen Burghof von etwa 12 x 25 m umschlossen. Dieser konnte über eine Zugbrücke durch das an der Nordseite liegende Tor erreicht werden. Insgesamt handelte es sich um eine recht überschaubare Anlage, die sich nur mit wenigen Männern besetzt ausgezeichnet verteidigen ließ.

Über die Burginsassen des 13. Jahrhunderts liegen bisher nur wenige Quellen vor. Erst im 14. Jh. treffen wir verdichtet auf urkundlich erwähnte Mitglieder der Burgbesatzung. Ihr gesellschaftliches Leben war sicherlich bescheiden, dürfte sich aber dennoch ihrem Stande gemäß in einem priviligierten Rahmen abgespielt haben. So finden wir 1248 Conrad von Olm, 1279 Graf Heinrich von Sponsheim, 1283 Ritter Herbord gen. Ring von Olm, 1290 die Ritter Otto und Hartung, 1293 Hermann von Saulheim mit seinen Söhnen Dietrich und Emmerich, 1295 den Knappen Urban und 1299 Walech von Olm.

Im Jahre 1301 kommt es zur ersten uns bekannten kriegerischen Bewährungsprobe. Als König Albrecht von Habsburg im Zuge seines Kampfes mit dem Mainzer Erzbischof Gerhard II. auf seinem Kriegszug von Heidelberg über Oppenheim nach Bingen zog, trifft er auf die Burg Olm. Diese war nur schwach besetzt, da ein Großteil der Besatzung zur Verteidigung der Burg Bingen befohlen war. In Anbetracht des gro8en königlichen Heeres zogen Burggraf und Mannschaft nach einigen Gefechten die Übergabe der Burg vor. In der Reimchronik Ottokars von Herneck, der sich im Gefolge König Albrechts befand, heißt es dazu: "underwegen er do vant, ein burc ist Ulm genannt, und gehört den von Meinze an, die selben veste er gewann".

In Erkenntnis seines zu kleinen und somit militärisch schwachen Stützpunktes an der pfälzischen Grenze, muss es in der ersten Hälfte des 14. Jh. zu einer Vergrößerung der Burg und gleichzeitigen Befestigung der gesamten Ortslage gekommen sein. Ein Hinweis darüber enthält eine Auszahlung der kurfürstlichen Landeskasse an Peter von Stein, die dieser für Arbeiten an der Burg in den Jahren 1312 und 1313 verwendete. Baulich entstand nun ein rundes, geschlossenes Befestigungssystem. Ein Mauerring mit Wallgraben versehen umzog das Dorf. Verfügte über befestigte Toren mit Wachtürmen und umschloss im Süden den gesamten Burgbezirk. Die jetzt im Mauerring stehende Anlage wurde zur Dorfseite hin nochmals durch Wallgraben und Mauer abgetrennt. Somit ergab sich ein geräumiger rechteckiger Burghof, geeignet alle Einrichtungen zur Bewirtschaftung und Versorgung der nun verstärkten Burgbesatzung beherbergen zu können.

Ein Burgmannenverzeichnis zu Olm off dem Gauwe, aus den Jahren 1404 und 1405, sowie eine Burgordnung vom Ende des 15. Jahrhunderts, geben uns über das Leben innerhalb der Burgmauern nähere Auskunft. Die Anwesenheit von Hof- und Küchenmeister, sowie anderes mit verschiedenen Aufgaben betreutes Personal, lassen auf ein höfisches Leben schließen. Jedoch kam es in Nieder-Olm nie zur Etablierung einer ortsansässigen dynastischen Adelsfamilie. Die geographisch nahe mainzische Zentralverwaltung schloss so eine etwaige Verselbstständigung adliger Geschlechter aus und belehnte die Burg in kurzen Zeitintervallen ausschließlich an den von ihr abhängigen Landadel aus der Umgebung. So treffen wir in diesen Zeiten 1313 auf Hermann von Hohenfels, 1330 Emmrich von Trechtingshausen, 1329 Otto von Weingarten, 1360 Hermann Hundt von Saulheim, 1368 Götz Bube von Bechtheim, 1368 Eberhard von Scharfenstein, 1392 Eberhard von Ippelborn, 1404/1405 Graf Friedrich von Leiningen, Heinrich Muder von Weingarten, Gerhard von Hildesheim, Philipp von Ülversheim, Rost von Alzey, Herbord von Odernheim und Junker Gütlein von Undenheim - um nur die Bekanntesten zu nennen. Weniger klangvoll war oft ihr Ruf, denn sie waren zeitweise als herrschsüchtig und grausam bekannt. Einer von ihnen, Hermann von Olm (1323) ging sogar mit dem Beinamen „der Teufel“ in die Geschichte ein.

Bis zu den französischen Revolutionskriegen 1792 erlebte die Laurenziburg nun recht friedliche Zeiten, und das Amtsstädtchen konnte in diesen kriegsfreien Jahren eine kleine Blütezeit verzeichnen. 1700 ist Anselm von Breidenbach Oberamtmann von Olm und Algesheim, dem Franz Ferdinand und der letzte adlige kurmainzische Amtmann Friedrich Wilhelm von Breidbach- Bürresheim gen. von Ried folgten. Letzterer muss auf das Äußere des Schlosses sehr bedacht gewesen sein, denn er wandte sich im Jahr 1776 an den Nieder-Olmer Schultheißen mit dem Vorschlag, den Schloßplatz zu begrünen, da dieser "ödte und unansehlich seye". Er schlug vor die "deme Schloße gegenüberliegende Weed linker handt zu dem Schloßgraben zu versetzen, den bürgerlichen platz zu planieren und mit Lindenbäumen alleeweise zu besetzen". Die Verwirklichung dieses Vorschlags ist allerdings bisher unbekannt. 1782 kam Nieder-Olm an das Vicedomamt Mainz und wurde der Amtsvogtei Weisenau unterstellt. Damit verlor das Amtsstädtchen an Bedeutung und die Laurenziburg diente dem amtierenden Oberschultheißen nur noch zu dienstlichen Zwecken. Er selbst wohnte in Mainz. 1783 wurde das Schlossmobilar abtransportiert und 1790 kam es zur Versteigerung der Schlosskapellenstühle.

Nach der im Jahr 1797 erfolgten französischen Munizipalisierung der Gemeinde Nieder- Olm und der Verstaatlichung des Schlossgutes, diente die Burg lediglich nur noch zu profanen Lagerzwecken; sie wurde in der Regel als Heu- und Strohmagazin benutzt.
1806 kam es zum ersten umfangreichen baulichen Abbruch. Napoleons Straßenbauingenieuren erschienen die enge mittelalterliche Straßenführung der »Alten Landstraße« wohl völlig veraltert und als moderne Heeresstraße ungeeignet. Dies führte zu einer neuen Trassierung der alten Mainzer Straße, wobei der gesamte westliche Burgteil zum Abbruch kam. Prof. Neeb, damaliger Bürgermeister in Nieder-Saulheim (1803-1842) berichtete 1811 dazu: "Es tut mir leid um die alte Burg, von der nur noch die Seitenteile zu sehen sind. Sie gab dem Orte ein pittoreskes Ansehen. Ihre Form war nicht gothischer Mißgestalt. Die Türme waren ein schlankes, üppig aufwachsendes Gewächs. Aber die Burg konnte nicht bleiben. Sie lag so recht mitten im Visier in der geraden Richtung von Mainz nach Paris...". 1828 konnte die Gemeinde das Anwesen für 4.020 Gulden ersteigern und nach entsprechendem Umbau als Schulgelände mit Lehrerwohnungen herrichten. Diesem Zweck diente der Bau bis zum Jahr 1891, dann bedingten steigende Einwohnerzahlen eine Vergrößerung des Schulgebäudes. Eine Aufstockung des alten Gebäudes wurde in Erwägung gezogen, jedoch wieder verworfen. Der Gemeinderat entschied sich schließlich zum gänzlichen Abbruch und weihte 1893 einen Neubau an gleicher Stelle ein. Dieser verursachte beim Aushub nicht unbedeutende Schwierigkeiten, da man auf zahlreiche „felsenfeste“ Fundamente der Burg stieß, die nur durch Sprengungen zu lösen waren. Übrig blieben Teile der Burgmauer, Reste des Wallgrabens, einen Turmstumpf, der Schlossgarten sowie die Zehntscheune.

Die immerhin noch umfangreichen Überreste mussten 1957 endgültig dem Neubau der Burgschule weichen. In der katholischen Kirchhofmauer eingelassene, aber bedauerlicherweise stark verwitterte Grabdenkmäler ehemaliger adliger Burgherrn, können lediglich noch als letzte Zeugen der Nieder-Olmer Burggeschichte vermerkt werden.