Nuvarande träkyrka uppfördes 1812 under ledning av byggmästare Johan Fransman.
Under 1800-talets början beslutade man om flyttning och ombyggnad av kyrkan. Anledningen till detta beslut är inte känt, men kan möjligen ha varit dåliga grundförhållanden. Arbetet utfördes av församlingsborna under ledning av byggmästare Johan Fransman från Särvsjö. Kyrkan är byggd av timmer på en grund och sockel av ojämn fältsten. Det brutna takets beläggning består av handkluven kärnfuru och avslutas med en genombruten takkam försedd med årtalet 1812 (då kyrkan stod färdig) samt en spira bevarad från den första kyrkan. Från denna kyrka flyttades hela inredningen över.
Under senare delen av 1800-talet och början av 1900-talet utfördes endast mindre reparationer. 1931 framlades en del olika förslag angående kyrkan. Man diskuterade om rivning och ett eventuellt nybygge av kyrka. Församlingen var dock tveksam till något nybbygge. Länsantikvarien avstyrke förslaget om rivning och nybygge med motiveringen att den utomordentligt vackra och unika interiören helt skulle spolieras. Man enades om att förstärka grunden, öka på tornet något, byta ytterpanelen från liggande till stående, installera värme och delvis elektrisk belysning. Den elektriska belysningen kompletterades 1952 och samtidigt inköptes ett nytt tornur från AB Wetterstrands och Söners Urfabrik i Töreboda.
Den ursprungliga kyrkan i Storsjö byggdes redan 1751 och stora delar av interiören är bibehållen sedan dess.