Den nuvarande kyrkan består av rektangulärt långhus med smalare, rakslutet kor, vidbyggd sakristia på korets norra sida samt västtorn. Tornet är med sin spira 60 meter högt och är liksom hela kyrkan byggd av timmer. Utvändigt är kyrkan klädd med locklistpanel och målad med ljus oljefärg.
I kyrkans inre bär fem rödmålade kolonner på vardera sidan upp långhusets treklöverformade valv. Orgelläktaren vilar också på kolonner som har samma utformning som de övriga. Altaruppsatsen är hämtad från 1700-talskyrkan. Målningarna på väggarna och i taket har utförts av Tor Hörlin 1928.
Dalby kyrka är antagligen den mest intressanta av den i Värmland flitigt anlitade arkitekten Bror Almquists kyrkor. Med interiörens färgrikedom knyter Almquist an till många av barockens kyrkobyggen i Värmland.
1700-talskyrkan ersatte i sin tur två äldre kyrkor, sannolikt båda av trä. En i Likenäs uppförd 1628 och en vid gården Stommen av medeltida ursprung.
Nuvarande kyrkan invigdes 1928 efter ritningar av arkitekten Bror Almquist och ersatte en träkyrka från 1700-talet