Kärsämäen kirkko on arkkitehti C L Engelin suunnittelema ristikirkko, mikä valmistui vuonna 1842. Engelin kirkoille tyypillistä ulkokupolia kirkossa ei ole. Kupolin puuttumisen ohella ulkomuodossa on erikoista myös katon ns. temppelipäädyt ja lisäksi kirkko on viistonurkaton. Kirkon rakennustaiteellinen muotoilu on klassillishenkinen, empiretyyllinen. Seinien pylväslaudat ovat doorilaisaiheisia.
Alttariseinällä on melkein kattoon asti ulottuva neljän doorilaisaiheisen pylvään ja temppelikolmion muodostama alttarikehys. Alttaritaulu on taiteilija Hannes Maliston tekemä, ja sen vasemmalla puolella on Vanhan Liiton ja oikealla Uuden Liiton symboleja. Katossa on evankelistojen symbolit, kuvussa Hyvän Paimenen kuvia ja lehterin kaiteessa kerubit. Nämä ovat Hannes Maliston ja hänen tyttärensä arkkitehti Mannion maalaamat.
Kirkon katosta riiippuva votiivilaiva on erikoisuus kaukana merestä sijaitsevassa Kärsämäen kirkossa. Pienoislaiva on perimätiedon mukaan erään rannikolta Kärsämäen Ojalehdon kylään muuttaneen merikapteeni Mattsonin lahjoittama. Laiva kehottaa seurakuntalaisia rukoilemaan merimiesten puolesta ja on myös vertauskuva koko Kristuksen kirkosta, joka maailman myrskyissä purjehtii iäisyyden rantaa kohti.
Kirkossa on Hans Heinrichin v. 1984 rakentamat 22-äänikertaiset urut sekä harvinainen Bror Axel Thulén v. 1901 rakentama kuoriurku.
Tapuli on arkkitehti E Lohrmannin piirtämä. Tapulissa on kaksi kirkonkelloa, vuosilta 1858 ja 1999. Kirkon ja tapulin yhdistävä silta on ainutlaatuinen. Vaivaisukko, joka on ensimmäisestä kirkosta, sijaitsee tapulin käytävässä. Vaivaisukko kerää varoja kummilapsityölle Nepalissa.
