Takverket i kirka hviler på murremmer som er innmurt øverst i murkronen, åtte meter over gulvet. Disse blir holdt sammen av 40 stikkbjelker. Hver av bjelkene stikker 30–40 cm inn i kirkerommet. 39 av bjelkene har beholdt sine opprinnelige utskårne hoder, mens ett av hodene har gått tapt. Slike bjelkehoder er også kjent fra Mære kirke i Steinkjer, Alstadhaug kirke i Levanger, Kinn kirke (Flora) (tapt), Hvaler kirke (ett hode, utvendig) og Hustad kirke (Inderøy). Hodene sees i sammenheng med konsollfigurer og annen mindre skulptur i Nidarosdomen. Ettersom kirkeskipet er bygd i to faser, er også bjelkehodene laget i to faser. De yngste bjelkehodene i den vestligste delen av kirka er enklere og mindre varierte i utformingen enn de østlige hodene. Utskårne bjelkehoder er kjent fra flere steder i Europa gjennom middelalderen, men hodene i Værnes kirke er den eldste og best bevarte serien i romansk stil, og utgjør med det et unikt bidrag til europeisk kunsthistorie.