Gamlekirka var reist med grovt (stort) tømmer og var 18 alen lang og 12 alen bred. Den hadde kor i tilbygg og fikk i 1703 reist et tårn over inngangen. Materialer fra dette bygget ble brukt i kirken oppført i 1840. På begynnelsen av 1800-tallet var bygget nokså forfallent og restaurering ble vurdert. Rasmus Svendsen Aspås fra Røros ble brukt som konsulent og han anbefalte nybygg. Folket i Tolga ønsket å utnytte vindfall i Kobberverkets skoger. Gamlekirken ble revet 19.–25. mars 1840. Bygningsdeler med flatskurd (treskjæring) er oppbevart i Sætergaards samlinger. Spiret ble funnet i en potetåker på 1900-tallet.