Nørre Sandager kirke er bygget oven på en romansk kirke. Kor og skib er opført i gotisk tid, tårn og kapeller i renæssancen, og våbenhuset kom til i det 19. århundrede. Kor og alterparti blev ombygget i 1997 af arkitekt Ebbe Lehn-Petersen fra Odense.
I sydkapellets murværk ses en sandstenstavle, som fortæller, at kapellet blev opført i 1590 af Henning Quitzow til Sandagergård. Våbenhuset mod vest er fra begyndelsen af 1800-tallet. I sydkapellets murværk er indsat en romansk gravsten med processionskors. Kirken har fungeret som herregårdskirke for den nærliggende Sandagergård. I våbenhuset ses et fragment af en gravsten fra 1520-25 over Niels Ludvigsen Rosenkrantz og muligvis en søster Anna.
Kor og skib har krydshvælv. Kapellerne mod nord og syd har oprindelig åbnet sig mod kirken ved rundbuer, men er nu afskåret fra kirken og indrettet som gravkapel og lighus. Nordkapellet har tidligere haft et smedejernsgitter fra midten af 1700-tallet. Alterbordet med et enkelt kors er en nyere opstilling. Døbefonten er fra omkring 1700, og kummen hviler på en statue af Johannes Døberen. I koret er opstillet en figurgravsten med anevåben over Jørgen Quitzow (død 1544) og Eline Gøye. I sydkapellet ses fragmenter af en gravsten over Jesper Daa (død 1562).
