Det har stått kirke i Osen i flere hundre år, men det råder usikkerhet om hvor mange kirkebygg som har avløst hverandre på stedet. Eldre kilder nevner kirker både på 1600- og 1700-tallet, blant annet en laftet langkirke oppført i 1716.
I 1834 var det klager over kirkens tilstand, og et nybygg som nesten stod ferdig i 1837 ble tatt av en orkan. En ny kirke ble deretter reist med noe gjenbruk av brukbare materialer og vigslet i 1840.
Denne kirken viste seg snart å være for liten og dårlig fundamentert. I 1877–78 ble dagens kirke oppført etter tegninger av arkitekt Håkon Thorsen — en hvitmalt langkirke i laftet tømmer som fortsatt er soknekirke for Osen sokn i Fosen prosti, Nidaros bispedømme.
