Åstrup Kirke er som mange andre kirker i området en romansk kvadrestenskirke, som menes bygget i 1100-1200-tallet. Bygningen består af et romansk skib og kor samt tårn tilføjet i senmiddelalderen. Ved reparation af korets mure i 1866 konstaterede man, at der var brugt al som fyldmateriale. Omkring korets vindue er overligger og karmsten hugget af samme røde granitblok, og i disse er der blevet ristet middelalderlige runer, futhark. Da runerne vender på hovedet, har man konkluderet, at de er lavet før stenen er lagt på plads. Det er stenmesteren, der har sat sin signatur på byggeriet. Ligedan er der i en af karmstenene et billede af en bevæbnet kriger i ca. 60 cm højde. Metal-tallene på korets østvæg angiver årstal for reparation af det kvadratiske kor. Tårnet ved kirkens vestgavl er bygget af munkesten og har trappeopgang i særskilt bygning. Årstallet 1792 på gavlen angiver et reparationsår. Det nuværende våbenhus er opført 1952.
Kirkerummets vægge er hvidkalkede, og der er fundet spor af kalkmalerier med geometriske mønstre, som dog er blevet overkalket.
Af kirkens inventar stammer døbefonten af granit fra kirkens opførelse. Mest markant i kirkerummet er altertavlen fra ca. 1610, dvs. højrenæssancen. Altertavlen er udført af Mads Christensen Gamst i Revsing. Ved en restaurering i 1988 fandt man altertavlens originale malerier og staffering med rødt, blåt og guld, som var blevet malet over i 1927. Denne originale farvesætning har styret farvevalget til kirkerummet. Altertavlens midtersektion og fløje viser billeder fra Den hellige Nadver, Opstandelsen og Bønnen i Gethsemane. Altertavlen er den eneste af snedker Mads Christensen Gamst, der er bevaret med de originale billeder.
Ved arkæologisk udgravning under kirkens gulv blev der i 1952 fundet 8 guldmønter, hvoraf 5 var fra Valdemar Sejrs tid.
Overleveringen beretter om, at mærker af sabelhug i en tidligere kirkedør skulle stamme fra svenskernes forsøg på at komme ind i kirken, hvor områdets indbyggere havde søgt tilflugt.
På informationstavlen ved indgangen til kirken står, kirken er lukket; men man kan i personalets normale arbejdstid bede om at få låst op.
Toiletterne i kapel-bygningen er altid åbne.
