På 1800-talet vart kyrkja sterkt ombygd, og fekk blant anna nytt kor og utvida skip. Men den opphavlege konstruksjonen av skipet frå 1100-talet er bevart som eit skjelett innanfor kledningen. Stavkonstruksjonane i skipet viser tydeleg den opphavlege storleiken på kyrkjerommet.

Den nyare veggpanelet i kyrkjerommet er umåla, det same er tak og benker, og dei flotte utskjeringane kjem tydeleg fram i rommet. Korskiljet og preikestolen er derimot måla og rikt dekorerte. Korskiljet, som har innskrifta ”Frygter Gud og Kongen ærer”, er frå 1828, men har òg delar frå middelalderen. Dei to middelalderske portalane har utskorne dyrehovud med rankar som veks ut av hovuda, og bladverk og greiner.

Altertavla, som er skoren og måla av Tomas Tomasson Tørstad i 1800, er ramma inn av utskorne blomster og lauvverk, med Kristus på krossen flankert av Moses og Aron. Preikestolen er antakeleg også laga av same kunstnar. Bortsett frå eit røykelseskar, finst ikkje meir av det opphavlege middelalderinventaret i kyrkja.

Kirken er bygget i to perioder. Koret: Bygget siste halvdel av 1100 – tallet, i romansk stil. Gulvplanker i koret datert til 1159 – 1160. Om lag 100 år senere ble skipet bygget i gotisk stil. Omkring 1700 måtte svalgangene fjernes, og kirken ble bordkledd utvendig, med resultat at stavkirken ble skjult. Innvendig ble kirken panelt i 1849 -1850. Dermed var den gamle stavkirken gjemt og glemt. Slik sto den i 100 år.

Koret i kirken har vært rikt dekorert. De gamle dekorasjonene som har vært mulig å tyde, er frisket opp. Medaljongene under korhvelvet er malt nye etter de farger og mønster man fant. Motivene på den ene siden (S) fra Det nye testamentet, på den andre siden (N) Det gamle testamentet.

Altertavle fra 1630 – 1660.

Veggene i kirken har en rekke innvielseskors. I utgangspunktet skal det være 12, men noen regnes for å ha forsvunnet i forbindelse med restaureringer.

De øverste små gluggene uten glass, var de første vinduene. I 1848 ble det satt inn større, høye og smale vinduer, sånne som man forbinder mer med kirkevinduer. De ble stående i 100 år. Men under restaureringen i 1948-53 ble vinduene byttet ut til de som finnes i dag.

Alf Erlingsson (mindre Alf), som også skal ha vært greve, donerte en meget sjelden bronsfløy til kirken (1250), som trolig har stått på hans vikingskip. Denne har fungert som værehane på kirkens spir gjennom mange hundre år.
Fløyen som i dag står på spiret er en kopi laget i 2014, frest ut i kobber, og belagt med 24 karat bladgull.

Både skip og kor har heva midtrom, og på mønet over skipet sit ein takryttar omkransa av fire mindre spir. Kyrkja har utvendig kledning av liggjande supanel. Kaupanger blir rekna som ei av dei stavkyrkjene som er beste tekne vare på i Noreg. Det er funne spor av to tidlegare stolpekyrkjer på staden. Den berande stolpekonstruksjonen i desse kyrkjene var fundamentert rett i jorda, og rotna dermed lett.

Midtromma i skip og kor er borne oppe av til saman 22 stolpar, eller stavar. Kyrkjeskipet har åtte stavpar i midtrommets lengderetning, og er i dag rekna som den lengste av alle stavkyrkjene. Den er framleis i bruk som soknekyrkje, og er også den største av alle stavkyrkjene i Vestland fylke.

Den berande konstruksjonen med stolpar, eller stavar, festa i ein horisontal bjelke ovantil og ein botnsvill nedantil, har gjeve opphavet til nemninga stavkyrkje. Opphavleg har det vore svalgang rundt kyrkja, men denne vart fjerna på 1600-talet. Då fekk kyrkja også nye vindauge og liggjande panel. Kyrkja vart sterkt «modernisert» i 1872: innsett fleire vindauge, innvendig ombygd og måla, utvendig panelt og kvitmåla. I 1959-65 blei inventar og eksteriør restaurert og ført tilbake, mest til 1600-talet.

Trass i store endringar, er det meste av den middelalderske konstruksjonen bevart. Kyrkja er framleis soknet si kyrkje og har vore i vanleg bruk som soknekyrkje gjennom alle år.

I den lange, rektangulære bygningen er skipet og koret i samme bredde. I vest er det et lite dåpshus, og mot syd er det to våpenhus. Det ene har inngang til skipet og det andre har inngang til koret. På nordsiden er det bygd sakristi. På taket er det en takrytter med løkkuppel, og på syd- og østveggen er det smårutete blyglassvinduer. Lite av dette minner om en typisk stavkirke, det er kun skipet som er opprinnelig. På nordveggen henger en minnetavle som forteller om utbedringsarbeider i 1633. Her står det at Anders Eriksen, prest på den tiden bygger nytt kor, og dekorerer kirkerommet, samt setter inn vinduer og benker. Antagelig var det på denne tiden kirken fikk liggende panel, og i dag er det bare korets østvegg som har stående bruntjæret kledning.

Det er ingen synlig middelalderdekor i kirken. Rommet er preget av 1600-tall. Det lange, lavloftete kirkerommet er dekorert med akantusranker i gult og grått på rødmalte vegger og i himlingen. Over koret henger et 1600-talls krusifiks og Kristian VIs monogram. På sørsiden av korskillet står prekestolen fra 1633t, utført i barokk stil. Den ble malt i 1652 av samme kunstner som ha dekorert veggene. De fint snekrete innelukkete kirkebenkene er fra samme tid. Altertavlen i eik er et senmiddelalterskap fra 1472, men ble innrammet i 1695 i barokk stil. Koret, som ble bygget i 1633, hadde vakre bilder fra lignelsene i Bibelen, men ble senere overmalt med hvitt. Noe er skrapt bort og man kan i dag se Judaskysset, Abraham som skal ofre sønnen og ett par andre vakre felt. I koret henger også en minnetavle over presten Anders Eriksen.

På 1600-talet vart kyrkja utvida, og den har ikkje gjennomgått store endringar sidan. Kyrkja fekk takryttar og spir i 1634 og samtidig vart det bygd til korsarmar og sakristi. På 1660-talet vart skipet forlenga med eit lafta tilbygg i vest. Kyrkjegarden er omkransa av høge murar med inngang gjennom ein overbygd port på framsida og ein på baksida av kyrkja.

Kyrkja sitt interiør er lyst, med store vindaugsopningar. Skipet er utan måla dekor, mens koret er prega mykje av 1600-talet, som består av enkle geometriske former og ornament. Høgt oppe på gavlveggen er det måla to store løver med tjære. Det er óg skrive runar høgt oppe på veggen før korskile. Kyrkjebenkane er enkle og måla blå. Altertavla er frå 1669 og ramma vart endra i 1721 har to englar som vart festa til tavla i 1721. Preikestolen med utskjeringar av akantus bladdekor frå 1790-talet, er skoren av Jacob Sæterdalen, som òg laga korbogen på same tid. Midt i skipet heng ei utskåren og måla lysekrone i tre frå 1664. Det er 2 lysekroner i kvart av sideskipa av metall, den eine frå middelalder, den andre ein kopi. Elles er det ein utskjerd planke som no er festa til klokkarstolen som er frå middelalder.

Ved utgraving under kyrkjegolvet fyrst på 1970-talet var det største samla myntfunnet i Noreg gjort med heile 2245 myntar. Anna som vart funne er pilegrimsmerke frå Bari og papirfragment med bruddstykke av to messer som er tidfesta til 1100-talet og tekst og noter i ein pergamentrull som inneheld 16 vers av Thomas Becket -hymnen. Teksten eksisterer i 5 handskrivne eksemplar, og det eldste er frå Lomskyrkja. Under golvet var det òg funne 4 runepinnar det mest interessante har fått namnet «Friarbrevet» der ein kar ber om ei jente si hand.

I 1749 ble kirken utvidet. Innvendig ser man de fire hjørnestolpene som markerer bygningens tidligere ytterhjørner, samt stavverket til det opprinnelige, opphøyde midtrommet, med tre stolpepar i lengden og to i bredden. Denne bærende konstruksjonen med stolper, eller staver, festet i en horisontal bjelke oventil og en bunnsvill nedentil, er opphavet til betegnelsen stavkirke. I forbindelse med utvidelsen av kirken ble taket forlenget ut til de nye ytterveggene, slik at man utenfra ikke kan se den opprinnelige formen med opphøyd midtrom.

Interiøret er preget av ombygginger mellom 1750 og 1850. Altertavlen er laget i 1780-årene og er signert Knud Andersen Syfte fra Vang. Bildemotivene er Nattverden, Korsfestelsen, evangelistene og Moses og Aron. På alteret står en avstøpning av hodet til en madonnafigur fra 1200-tallet, som i dag befinner seg på Valdres folkemuseum.

Koret har opprinnelig vært mindre. Det ble utvidet til sin nåværende størrelse i 1683. Svalgangen ble revet da korsarmene ble bygget om i 1709 og 1714, det førte til at veggene ble bordkledd utvendig og at kirken fikk vinduer som erstattet de små lyshullene. Undersøkelse viser at de opprinnelige korsarmene ble bygget på 1400–tallet. Korsarmene har vært avsluttet med halvrund apsis. Tvers over åpningen inn til apsis har det spendt en bjelke og mellom denne og stavleggen har det sittet et Andreaskors.

Ombygningene på 1600- og 1700 tallet som ble gjennomført for å skaffe mer plass til den økende befolkning og det ble satt inn faste benker. Altertavlen og prekestolen tilhører også denne perioden. Niels Bragernæs malte i 1704 altertavlen som er en kopi etter det gamle alterbildet fra 1633 i Kongsberg kirke. Prekestolen har ett felt med dekor fra 1655, mens de øvrige feltene har malte evangelistfremstillinger fra 1700-årene.

Døpefonten fra middelalderen er bevart. Kummen er av kleberstein. De to utskårne krusifiksene er antakelig fra 1200-årene. Langs ytterveggen mot syd i skipet under prekestolen finnes rester av de opprinnelige sitteplassene som fantes i kirken i middelalderen. Veggmaleriene er fra flere perioder. I 1655 ble skip og kor omfattende dekorert med arkader i nedre del, innskriftsbånd med gammeltestamentlige tekster i midtre sone, mens øvre del ble utstyrt med malte blader, blomster og frukter. Under gallerigulvet har nordre og søndre vings paneler malte rebuser som er hentet fra en billedbibel trykt i København i 1710.

Apsis er oppførd seinare i mellomalderen av Sira Thord. Grava hans er i svalgangen under den sør-austre døra. Lås og beslag på døra kan tidfestast tilbake til norrøn tid.

Døypefonten frå 1150 er i kleberstein, har truleg høyrt til i den førre kyrkja, som brann ned.
Kyrkja har 12 innviingskrossar frå mellomalderen, ho er den einaste kyrkja i landet som har teke vare på alle tolv.
Altertavla, var laga som helgenskap rundt 1300, har måleri av nyare dato, måla av Siwerts i 1923. Hovudmotivet er Kristi himmelfart, omkransa av Moses med boda, Jesu bergpreike, Aron med paktas ark og Jesu krossfesting, den nye pakt.

Renessanse-preikestolen er frå år 1700. Krusifikset vart skore på 1600-talet etter inspirasjon frå mellomalderen.

Orgelet er norsk, frå 1808. Belgen må dragas opp med handkraft, og både belgdragar og organist må driste seg opp bratte trappetrinn for å finne plassane sine oppunder takkvelvingen.

I sørveggen er det ei lita luke. Dette kan ha vore eit lepratorium, eit innsyn til det heilage, der ein kunne sjå alteret og koret når kyrkja var lukka eller ein av andre årsaker ikkje hadde tilgang.

Rundt 1880 var det utført omfattande restaureringsarbeid på kyrkja. Ho fekk takstein i staden for trespon og nytt golv. Det vart sett opp galleri og laga nye benker, og dessutan alterring. Vindauga vart sette inn i 1850.

Kyrkja var siste gongen restaurert i åra 1970-73. Ho vart grundig undersøkt og så langt det lot seg gjera, førd tilbake til slik ho såg ut i mellomalderen.

På 1630-tallet ble kirken ombygd av byggmester Werner Olsen. Kirken ble da forlenget mot øst med nye tverrskip, nytt kor og sakristi, og tårnet og spiret ble også bygget samtidig. Svalgang og apsis ble fjernet, og det innvendige taket ble senket.

Ved restaureringen av kirken, som var ferdig i 1921, ble bl.a. himlingen i taket på skipet fjernet, og veggdekorasjonane fra 1700-tallet restaurert. I middelalderen hadde kirken to portalar. Vestportalen har de originale vangene med dekor av dyreornamentikk, mens rester av sørportalen er bevart under veggkledningen.

Kirkerommet har i hovedsak sen 1600-talls og tidlig 1700-talls farger og inventar. Altertavla er fra 1680-tallet, og er et av de tidligste eksemplene på utskåret akantus bladdekor i Gudbrandsdalen. Utskjæringene på prekestolen og Fredrik IVs monogram over korskillet er antakelig skåret av Lars Jensen Borg rundt 1700-talet. Kirken har også bevart noe av sitt middelalderinventar, blant anna et stort og et mindre krusifiks fra første halvdel av 1300-tallet. I korskillet står en middelalderskulptur fra midten av 1200-talet, som forestiller St. Laurensius.»

I 1980-81 ble det gjort arkeologiske utgravinger i grunnen under kirken. Det ble da funnet rundt 900 mynter og andre funn. En del av dette er utstilt i Ringebu prestegard. De fleste myntene er frå middelalderen. Det ble også funnet stolpehull etter en eldre kirke som hadde stått på stedet på 1100-tallet. Fra den eldste stolpekirken er døpefonten i kleberstein fortsatt bevart og står inne i stavkirken.

Det er lite igjen av den opprinnelige stavkirken. Skipet er forlenget i vest, og mot syd og nord er det korte korsarmer. Disse er i stavverk og er reist på 1690-tallet. Over krysset på taket er det en åttekantet takrytter. Rollag er for øvrig en av de få stavkrikene med pipen i behold.

Kirkerommet domineres av farger og inventar fra 1600- og 1700-tallet. På tre sider av kirkerommet er det gallerier, og tverrbjelker bærer den flate himlingen med skymalerier laget på 1760-tallet. Koret og skipet fikk malt veggdekor med arkader, blomster og frukt i 1683.

Den timeglassformete døpefonten av tre er antagelig fra middelalderen, men fargene er påmalt senere. Krusifikset fra 1400-tallet er også overmalt senere. Ved siden av korbuen henger en minnetavle fra 1653 med en senmiddelaldersk kalvariegruppe, det vil si Jesus på korset med Maria og Johannes ved korsets fot. Den rikt dekorerte altertavlen fra 1670-tallet har et relieff av Maria med Jesusbarnet fra slutten av 1400-tallet.