Stavkirken er omtalt i 1369, og den skal ha vært viet til Olav den hellige. At det dreide seg om en stavkirke, skal fremgå av en besiktigelse fra 1668, og den skal ha vært av samme type som Sauland stavkirke, en enskipet kirke med omgang og en rekke gavler. Lorentz Dietrichson antyder i sitt stavkirkeverk at kirken i Gransherad var av en sen type uten dragehodeornamenter. Derimot hadde den «staaende, kronede karyatider paa stolperne», hvilket fremgår av bevarte portalplanker i Universitetets oldsaksamling. Disse krones av en løvefigur (venstre planke) og to bjørner.