Den nuvarande kyrkan byggdes på 1820-talets slut. Den är byggd i nyklassicistisk stil som var mest vanlig under 1700-talets senare hälft. Som ledare för byggnadsarbetarna anlitades stiftsbyggmästaren i Härnösands stift, Simon Geting. Han betraktades av många som den tidens främste inom sitt fack.
Från början hade kyrkan spåntak men detta byttes ut och ersattes med skiffertak i samband med en restaurering 1911. Man renoverade även insidan av kyrkan vid samma tidpunkt och de omfattande målnings- och förgyllningsarbetena utfördes av målarmästare Lindahl från Östersund. I senare tid har kyrkan också renoverats 1951-53.
Predikstolen i kyrkan är vackert snidad och målad i blå marmoreringar med guldemblem i fälten, den har troligen tillverkats av bildhuggaren Jonas Edler, som levde 1764-1832. Tak och predikstol förbinds med varandra genom en vacker draperimålning i gult och blått.
Dopfunten i Sundsjö kyrka är tillverkad av Thorwald Alef och installerades i kyrkan 1958. Materialet är röd granit.
Nära den nuvarande kyrkan ligger ruinerna av Sundsjö gamla medeltidskyrka som nu tyvärr är riven. Det som återstår visar dock tydligt hur den gamla kyrkan såg ut. Den var 16 meter lång och 7,5 meter bred. Under sommarhalvåret brukar ruinen användas vid friluftsgudstjänster, dop och vigslar när vädret tillåter.