Det finnes ikke noe grunnlag for en detaljert datering av kirken. Et Granvin sogn er nevnt i kildene i 1306, og det må altså ha eksistert en kirke i Granvin senest da. Kirken ble utvidet i tømmer to ganger: I 1690-92 med 20 ganger 20 fot (omtrent 6 ganger 6 meter), og i 1702–04 ble koret utvidet med 16 fot (5 ganger 5 meter). Kirken er siste gang nevnt i rapporter fra 1722, da som en bygning halvt av stav og halvt av tømmer. Kort etterpå må den ha blitt revet, for en rapport fra 1885 sier at den nåværende kirken da var nærmere 200 år gammel.