Die Kirche liegt im historischen Ortskern in zurückversetzter Lage zur Kirchgasse. Der 1738 errichtete Bau steht an der Stelle einer gotischen Vorgängerkirche, deren Chor erhalten ist. Dieser Vorgängerbau wurde etwa auf die doppelte Länge nach Westen erweitert. Infolge eines Luftangriffs wurde das Gebäude 1944 schwer beschädigt und brannte aus. Die Kirche besteht aus einem flach gedeckten Langhaus von 19,30 m Länge und 5,90 m Breite mit quadratischem Westturm. Die Wände sind aus Bruchsteinmauerwerk. Die hohen Fenster mit Flachbogen sind mit Sandsteingewänden eingefasst. Beim Wiederaufbau 1949 wurde der Glockenturm um 3,50 m aufgestockt, dafür das ursprüngliche hohe Turmdach durch ein niedrigeres Zeltdach ersetzt. Infolge der Aufstockung wurden auch die Schallfenster vergrößert. 1951 wurden die Arbeiten am Kirchenschiff aufgenommen und beim Herausnehmen der alten Fußbodensandsteinplatten unter dem Altar eine Gruft freigelegt.

Die Kirche von Sandershausen ist Kulturdenkmal aufgrund ihrer städtebaulichen und ortsgeschichtlichen Bedeutung als Gotteshaus, das verschiedene Baustufen aufweist. Im Zentrum des Ortskerns stellt es ein städtebauliches Merkzeichen dar.