Øsby Kirke er den andenstørste landsbykirke i Danmark, hvidkalket og blytækt med store nygotiske vinduer mod syd, men ingen vinduer på nordsiden. Det gamle korvindue på korets østside blev under en restaurering åbnet igen og giver et fantastisk lysindfald i kirkerummet. Alteret er et arbejde af keramikeren og kunstneren Gert Hjort Petersen fra 1995. Det runde knæfald rundt om alteret er designet af Hans Munck Andersen, Gert Hjort Petersens mand. Da kirken blev renoveret, blev alterbilledet på det gamle alter, et stort maleri med motiv af natten i Gethsemane Have af kunstneren Adam Müller fra 1836, ophængt i korets nordvæg.
Efter en ombygning i begyndelsen af 1500-tallet fremstår Kirken som en gotisk langhuskirke. Sakristiet på nordsiden af koret og en tilbygning på sidekappelet ved koret på sydsiden, det såkaldte benhus er fra samme tid. I Benhuset opbevaredes benene fra de sløjfede gravpladser. Det er det eneste stadig eksisterende benhus i Danmark. Det er også på samme tidspunkt Kirken fik sit store gotiske hvælvingsloft. Kirkens Tårn er ældre. Inde i Kirken findes nogle interessante før-reformatoriske gotiske kalkmalerier.
På nordvæggen findes et større kalkmaleri. Historien om Sankt Jørgen, der besejrer dragen og redder prinsessen. Man ser prinsessen sammen med hendes far, kongen, i baggrunden på bymuren, mens Sankt Jørgen dræber dragen.
På nordvæggen er der også to mindetavler – epitafier. Et af træ, det er en mindetavle fra 1775 over familien Engel. Det andet er familien Bertelsens epitafium (også kaldet Sparlund-epitafiet). Det blev skabt 1729 af en italiensk stukatørmester og er noget af det bedste eksempel på netop barok i Danmark. Prædikestolen er fra 1559 og en af landsdelens ældste og rummer figurer af både Adam og Eva, men også af fanden og hans oldemor.
Over triumfbuen hænger et meget stort højgotisk korbuekrucifix fra sidste halvdel af 1400-tallet. Kirkens døbefont, en romansk granitdøbefont fra 1200-tallet med rankeornamentik står i koret. I en niche i korets sidekapel står en madonnafigur fra 1400-tallet. Øsby Kirkes modelskib er af skibet ”Julie af Aarøsund”, der hænger ned fra loftet i langhuset.
Kirkens store orgel står på et pulpitur i vestenden af kirken. Orglet blev bygget af Marcussen & Søn i Aabenraa i 1828. Det er dog stadig det ældstfungerende orgel i landsdelen
