Kirken består af senromansk apsis, kor og skib, samt tårn, sydvendt våbenhus og nordvendt sakristi fra senmiddelalderen.
Den er hvidkalket og har blytag.
Der er flere lighedspunkter mellem Billum Kirke og de tilsvarende "høje" kirker i f.eks. Vilslev, Farup og Jernved længere mod syd, og Billum Kirke benævnes da også som en af Ribeegnens tufstenskirker.
En kæmpe fra Ål kastede engang en sten mod Billum kirke, så tårnets tag blev fladt. En anden kæmpe var ligeledes efter kirken, men hans sten ramte kun kirkegårdsdiget. I dag er taget over klokketårnet atter spidst, men stenen med aftryk af fem kæmpefingre kan stadig ses i diget. Kirken bærer flere fællestræk med Janderup kirke. Altertavlen er en mindre udgave af Janderuptavlen, og der er spor efter kalkmalerier af Liljemesteren, som også har udsmykket Janderup kirke.