Kyrkans äldsta delar, långhuset med kor och absid mot öster, är från senare delen av 1100-talet. Tornet i väster restes under 1200-talet och därefter har kyrkan byggts till med vapenhus i söder mot 1400-talets slut och den så kallade nykyrkan i norr under andra halvan av 1700-talet. År 1846 byggdes ”Videmullingaskunken”, läktaren i nykyrkan, av och för fiskarbefolkningen på Vitemölla.
Dopfunten, som i dag är placerad i koret, var troligtvis det första stora inventariet som fanns i Vitaby kyrka. Triumfkrucifixet från tidigt 1200-tal berättar om livets seger över döden. Kristus är här inte den lidande människosonen utan hjälten som bär segerns förgyllda krona. Predikstol och altaruppsats är från 1600-talet och nuvarande bänkinredning från mitten av 1700-talet. Kyrkan rymmer 190 personer.