Arkitekten Wilhelm Hanstein ga Haug kirke det karakteristiske eksteriøret som den har hatt siden, med et tårn som var 20 meter lavere enn det opprinnelige og et bredt kirkeskip med forholdsvis flatt tak. De cirka 2 m tykke murene i skipet og koret ble revet og et nytt og større skip og kor med 60–80 cm tykke teglmurer ble oppført. Et sakristi som sto på nordsiden av middelalderkoret ble revet i 1861–1862 og erstattet av en nytt inntil østgavlen i det nye koret, slik at den samlede lengden på kirken ble cirka 46,5 m. Innvendig fikk den nye kirken to gallerier, det ble forandret i 1962 da det var en ny ombygging. Det var Arnstein Arneberg som tegnet et interiør i ny-klassisistisk stil med kun et galleri. Korhimlingen er dekorert av Anders Ragnvald Andersen, som også var en av Arnebergs samarbeidspartnere når det gjaldt utsmykningen av Oslo rådhus.