Holms kyrka uppfördes under första hälften av 1200-talet. I äldre tider kallades kyrkan S:t Olovs kyrka, för den var helgad till det norska helgonet S:t Olov. På platsen där kyrkan uppfördes fanns redan en begravningsplats från 1000-talet.
Kyrkan var under medeltiden mindre, en del tillbyggnader har skett under århundraderna. På 1600-talet förlängdes långhuset mot öster och fick ett tresidigt avslutat kor. På vapenhusets yttervägg finns en stenplatta med årtalet 1644, troligen vapenhusets tillverkningsår, och initialerna L S, d.v.s. Lindorm Stake från närbelägna Bergs Herrgård.
Från 1600-talet härstammar även gravhällarna i koret över familjemedlemmar i släkten Stake. Sakristian byggdes mot öster 1873. Ungefär samtidigt (1871) förstorades fönsteröppningarna och de nuvarande rundbågade fönstren sattes in.
En radikal renovering gjordes under 1880-talet, takmålningar övermålades, kyrkbänkar byttes ut mot "parkbänkar", all inredning övermålades enligt den tidens anda.
Kyrkan fick åter sitt gamla utseende vid ett flertal renoveringar bl.a. 1914, 1927 och en större rekonstruering 1945. Denna leddes av arkitekt Axel Forsséns, Göteborg. Takmålningarna togs fram av konservator Olle Hellstöm, Skara och kyrkbänkarna (parkbänkarna) byttes ut mot äldre karaktär.
En total in och utvändig renovering av kyrkan genomfördes 1992 underledning av arkitekt Ture Jangvik, Linköping. Allt detta innebär att Holms kyrka är ett kyrkorum som speglar olika århundraden.
Interiören präglas av senbarock från början av 1700-talet. Altaruppsatsen tillkom 1727, se bild. Predikstolen är snidad av Isak Schullström och takmålningarna har utförts av Hans Georg Schüffner, troligen 1742 (se bild). På norra väggen hänger en Madonnabild av trä från 1400-talet. Bland de äldsta inventarierna är dopfunten från före 1250. Kyrkklockan framme i koret anses också vara från 1200-talet. Nattvardskalken och patén är från 1600-talet.
Det finns en svart mässhake från 1767 och en vit mässhake i siden tillverkad på Ersta 1945. Den röda kormattan vävdes 1992 av textilkonstnären Greta Hultkrantz, Mellerud. I vapenhuset finns ett par kistor av kluvna ekstockar, som sannolikt är från tidig medeltid. Kristallkronorna är skänkta på 1800-talet. Golvuret är tillverkat av Jan Id, 1832.
Holms kyrka kallades i äldre tider S.t Olovs kyrka och var Helgad till det norska helgonet S:t Olof. Mycket tyder på förbindelser till Norge. Kung Håkon av Norge höll räfseting i Holm den 26 november 1379. Den gamla s.k. kungsvägen gick förbi Holms kyrka och förenade sig med Norgevägen. Här vid kyrkan gick också en av de medeltida pilgrimslederna, via vilken man kan ta sig till Edsleskogs kyrka och vidare mot vallfartsorten Nidaros kyrka i Trondheim och Olov den heliges grav.
