Vilstrup Kirke står midt imellem Nørre og Sønder Vilstrup og med et noget særpræget tårn som er et højt og slankt blytækt løgspir. Det noget specielle tårn og spir skyldes et lynnedslag i tårnet i året 1680, der ødelagde den øverste del af tårnet. Først i året 1748 afslutter man et restaureringsarbejde, der fører til tårnets nuværende udseende. Tårnet blev noget lavere end før og udstyret med et løgspir.
Kirken er oprindelig bygget som en romansk landsbykirke. I dag fremstår Vilstrup Kirke som en korskirke, hvidkalket og blytækt. Ligesom de fleste andre oprindelig romanske kirker gennemgik også Vilstrup Kirke i slutningen af middelalderen en stor ombygning. Kirken fik en del tilføjelser i gotisk stil, og blev ændret fra at være en enskibet langhuskirke til at blive en korskirke. Koret i øst og de to korsarme i henholdsvis nord og syd, samt tårnet bliver bygget omkring år 1400, hvor det oprindelige plankeloft blev udskiftet til det nuværende krydshvælvingsloft. Senere blev både våbenhus og sakristi tilføjet til kirken.
I årene 1939 til 1940 foretog man en hovedrestaurering af Vilstrup Kirke således at kirkens indretning i dag byder på interessante ting, blandt andet finder man Erich Raffuens mindetavle eller epitafium fra 1647. Hovedmotivet af familien, der knæler foran Jesus på korset, er fra året 1713. Desværre er teksten svært at tyde.
Noget af det ældste inventar i Vilstrup Kirke er et processionskrucifix fra 1325 og det store korbuekrucifix fra slutningen af 1400-tallet. Endnu ældre er kirkens romanske granitdøbefont. Prædikestolen og dens lydhimmel er fra 1680-erne og et barokarbejde.
En særlig ting i Vilstrup Kirke er en bearbejdet romansk kvadersten, en af de sten man brugte til at bygge den oprindelige kirke med. Den viser nogle figurer – en båd og en styreåre. Man har flyttet den fra sin oprindelige placering til ind over døren til sakristiet.
Alteret ser ældre ud end det er. Det blev tegnet af restaurator Lønborg-Jensen under hovedrestaureringen. Han forsøgte at efterligne barokken. I alterets billedfelter blev fem ældre billeder fra 1803 sat, disser stammer fra den gamle altertavle.
Orglet i Vilstrup Kirke står på et pulpitur i vestsiden, det har en facade i empirestil fra 1803.
