Klockrike kyrka är en enskeppig vitputsad stenkyrka i nyklassicistisk stil med stora rundbågiga fönster, torn i väster och invändig absid i öster. Interiören domineras av en ansenlig altaruppsats som med pilastrar och överstycke krönt av en gyllene sol, utgör inramning till Fredric Westins målning Kristus i Getsemane. På väggen bakom uppsatsen finns en freskomålning av vadstenakonstnären Vulcan, Kristi uppståndelse, vilken under en kort tid föregick altaruppsatsen som blickfång. På evangeliesidan hänger predikstolen och på epistelsidan står en medeltida dopfunt i anslutning till en pietà-bild. Med en stram renhet, enkelhet och symmetri anses Klockrike kyrka vara en av landets mest representativa för sin tids stil, Karl Johansstilen.
Innan första kyrkan byggdes i Klockrike, har det troligen funnits ett kapell av trä.
Under de sista decennierna av 1200-talet fanns här en pastor kallad helge Björn. Han antas vara den som tagit initiativet till den första kyrkan, som kom att uppföras omkring år 1300.
Under Erik XIV:s tid pågick Nordiska sjuårskriget och 1567 blev kyrkan illa åtgången av danskarna vid deras härjningar i Östergötland. Församlingen mäktade inte med att reparera sin kyrka förrän Gustav II Adolf senare ryckte in med bistånd.
Kyrkan saknade torn och klockorna hänger i en trästapel, som var ganska hög och sedan gammalt kallas "Helge Björns torn". På den större klockan fanns årtalet 1350 och den mindre saknade inskrift. År 1722 byggdes klockstapeln om.
Fredagen den 10 juli 1818 slog åskan ned i klockstapeln, kyrkklockorna smälte och vid sitt fall över Murgårdsvägen tände flagor från stapeln granngården Klockrike Murgård.
Så småningom beslutades att tillsammans med grannsocknen Brunneby bygga en ny större kyrka cirka 1 kilometer norr om den gamla. Uppdraget att rita den nya kyrkan gick till directeur Holmberg, som sedan även blev entreprenör för företaget. Efter 20 års förberedelser blev den nya kyrkan klar 1826, invigningen dröjde dock ytterligare fyra år.
Den nya kyrkan ersatte både Brunneby kyrka och den gamla medeltidskyrkan i Klockrike, utan att församlingarna vid detta tillfälle slogs ihop. Klockrikes gamla kyrka revs i juni 1825, varvid en del av gravstenarna flyttades till den nya kyrkans kor, andra lades som trappor vid ingångarna och altarbilderna förpassades till en tornkammare. Än i dag kan man beskåda den gamla kyrkans ruiner och dess ödekyrkogård.