Enligt traditionen har det funnits en äldre kyrkobygnad. Den var sannolikt uppförd av trä. Socknen är belagd redan år 1314 som annex till Frösö.
Kyrkan är en av Jämtlands minsta med endast 70 bänkplatser. På grund av befolkningstillväxen blev den under 1830-talet för liten. Kyrkvärden John Johansson erbjöd sig då att skänka mark till en nybyggnation. År 1845 invigdes den nya kyrkan, vilken redan två år tidigare tagits i bruk. Den gamla kyrkan övergavs och år 1844 försåldes klockstapel, gårdsmur och ett flertal av kyrkans inventarier på auktion. Dopfunt, predikstol, altaruppsats med altartavla samt klicka sparades och förvarades i den nya kyrkan.
År 1906 påbörjade man en restaurering av den öde kyrkan, som en tid bland annat hade fungerat som fårstall. Med hjälp av insamlade bidrag och frivilliga arbetsinsatser från hembygdsföreningens medlemmar och andra sockenbor kunde ett omfattande restaureringsarbete slutföras. Sedan predikstolen och andra delar av den gamla inredningen hade återinsatts i kyrkan och en ny klockstapel uppförts enligt gammal förebild, återinvigdes kyrkan den 5 juli 1959.
En väv från Kyrkås gamla kyrka förvarades på Nordiska museet i Stockholm fram till 2012 då den gavs som gåva till Jamtlis 100-årsjubileum, där finns vävnaden nu utställd. Vävnaden är daterad till perioden 990-1160, skiftet mellan vikingatid och medeltid, och tillhör Sveriges äldsta textilier. Fram till 1840-talet användes den som kyrkans antependium, altarbordsbeklädnad. En kopia av väven pryder nu sommartid kyrkans altare. En liten del av vävnaden finns att se i Kyrkås gamla kyrka.