Kirken er tegnet av C.H. Grosch, som også har tegnet Oslo universitet og Tromsø domkirke. Kirken var ferdig bygget i 1861, og er en stor og enkel langkirke som i følge opprinnelige tegninger rommer 602 mennesker. Kirken er representativ for sin tidsperiode. Altertavla, som er malt i 1882 i München, av den norske maleren Carl Fridtjof Smith, var bestilt og betalt av kjøpmann Ingebret Eggen i Trondheim. Tavla ble gitt som gave til Alvdal kirke i 1883, med ønske om å hedre minnet om Ingebret Eggens kone, Marit Halvorsdatter. De to veggteppene som henger på hver side av altertavla, er ei gave fra Trygve Gjelten og barna, "Kristine Gjelten til minne". Teppene er tegnet av Unni-Lise Jonsmoen og vevd av Anne Grete Stuksrud. Orgelet som nå finnes i kirka, er bygd av Bruno Christensen & sønner i Danmark, og ble tatt i bruk i 1980. Det er to kirkeklokker i tårnet, som er overført fra St.Nicolai-kirken (tidligere kirke i Alvdal). Klokkene er fra henholdsvis 1740 og 1778.