I Värsås fanns redan på 1100-talet en romansk stenkyrka i karaktäristisk rundbågsstil.
Enligt Peringskölds Monumenta från 1600-talet bestod kyrkan av långhus, kor och absid.
Vapenhuset och ingången var placerade på långhusets sydsida. Till kyrkan hörde en klockstapel placerad väster om långhuset.
Kyrkans datering har troligen gjorts med ledning av en från medeltidskyrkan bevarad dörr med praktfullt smide, som nu finns i kyrkans vapenhus.
Under 1762-63 byggdes kyrkan om. Absiden och det ursprungliga koret revs. Långhuset förlängdes i väster och åt öster och ett större sjukantigt kor tillfogades i öster. En ny sakristia byggdes ihop med koret på den norra sidan. Kyrkan fick ett typiskt 1700-tals utseende. Vapenhuset tycks enligt skisser ha legat kvar på sin ursprungliga plats.
I mitten på 1800-talet blev även den tillbyggda kyrkan för trång och planer drogs upp för en helt ny kyrka. Denna nuvarande kyrka kom till stånd under åren 1856-57 och byggdes av socknens folk under ledning av kyrkobyggarbröderna Anders och Petter Pettersson från Värsås efter ritningar av Johan Fredrik Åbom. De erbjöd sig att bygga kyrkan för 2 000 Riksdaler Banco och svarade för murar, snickeri, timring och takläggning. Däremot ingick inte smide, plåtslageri och målning. Socknen tillhandahöll material och 40 dagsverken.
Man använde även material från den gamla kyrkan, vilken revs inuti den nya i samma takt som den nya uppfördes. Materialet till murarna var huggen täljsten. En intressant detalj är att den klockstapel, som tillhörde den uttjänade helgedomen i samband med rivningen lär ha sålts för 15 kronor. Den nya kyrkan invigdes den 25 oktober 1857 av t.f. kontraktsprosten Samuel Jahnsson.
Målningsarbetena utfördes inte förrän 1861 av målare Nyberg, Kyrkefalla. Kostnaden för detta uppgick till 200 Riksdaler plus 600 Riksdaler för material. Samma år byggdes orgelverket av orgelbyggare Johan Niclas Söderling, Göteborg. Den nuvarande altartavlan, som tillkom 1863, utfördes av Birger Lignell.
Med den nya 1800-talskyrkan försvann vapenhuset från sydväggen och sakristian på nordsidan. Den bevarade exteriören med utbyggda portaler och rundbågiga fönster representerar det sena 1800-talets nyromanska kyrkor.
Kyrkan renoverades 1910-1912. Då togs bänkarna under läktaren bort. I stället inreddes en läktarunderbyggnad med s.k. konfirmandrum respektive arkivarierum. Nya gulbrunlaserade bänkar insattes liksom en ny läktartrappa. Orgeln ersattes med en orgel av Kaspar Thorsell, Göteborg. Kyrkan fick ny puts, nya yttertrappor och ny plåt på taket. Gesimser reparerades. Innertaket putsades, fick nya lister och isolerades med sågspån ovanpå.
Nästa renovering ägde rum 1948-1950. Bl. a. installerades elektrisk belysning och bänkvärmare. Bänkar målades liksom predikstol, läktare och läktarbröst mm.
Kyrkogården utvidgades i väster 1958.
Nuvarande orgelverk installerades 1956 av Troels Krohn.
1983 omlades skiffertaket.
Tornets fasader putsades och målades 1991 samtidigt som fönsteromfattningarna målades.
1994 fick torntaket och lanternintaket ny kopparplåt och delvis ny trästomme
Värsås kyrka tillhör Värsås-Varola-Vretens församling och Värsås pastorat. Till Värsås pastorat hör även Sventorp-Forsby församling. Värsås pastorat tillhör Billings kontrakt, som i sin tur tillhör Skara stift.
Övriga kyrkor och kapell i Värsås pastorat är:
Edåsa kyrka (GC2DF22)
Forsby kyrka (GC7VV9X)
Suntorps kapell (GC86ZFV)
Sventorps kyrka(GC86ZAP)
Varola kyrka (GC5NHK5)
Vretens kyrka (GC50Y1Q)