Det vides ikke, hvornår der første gang blev bygget en kirke på toppen af bakken i Otterup. Otterup er, som navnet siger en rydning, og stammer dermed ligesom andre byer, hvis navn ender på rup, strup og trup fra vikingetiden. Der er optegnelser, der siger, at den første stenkirke blev bygget i 1030, men andre steder står der 1070. I betragtning af, at det den gang tog mellem 15 og 20 år at bygge en kirke, er den datering formentlig rimelig.
Den hvidkalkede kirke er i sin kerne en romansk granitkvadrekirke, Kvadrene på Otterup kirke er tydeligst på østgavlen udvendig. Man regnede med mellem 1000 – 2000 kvadre til en landsbykirke, alt efter størrelse.
Allerede i middelalderens slutning har det været nødvendigt at sætte størstedelen af skibets ydermure om, og der er derfor ingen af de oprindelige detaljer tilbage. Formentlig ved samme lejlighed blev det romanske kor nedrevet og et nyt og længere kor opført i skibets bredde. Materialet er næsten udelukkende genanvendte romanske granitkvadre. I korets nordmur var der en præstedør, der senere er tilmuret. Korgavlen er senere muret om og har trappegavl med rundbuede højblændinger.
Det anseelige vesttårn, af munkesten, med smukke kamgavle og trappehus i syd, er tilføjet i sengotisk tid. Tårnets overhvælvede underrum har bred, spidsbuet arkade mod skibet. Kor og skib har hver to fag ottedelte krydshvælv fra 1500tallet. Det sengotiske våbenhus ved sydsiden er sammenbygget med et venterum (dåbsværelse), under fælles svungen kamgavl i enkel renæssancestil fra 1650.
Altertavlen er fra 1951, og forestiller Jesu genkomst, malet af Ellen Hofman-Bang fra den nordfynske herregård Hofmansgave.
Kirkens klokker blev indviet 19. december 1995. Den store klokke vejer ca. 1250 kg og bærer inskriptionen: ”Jeg er støbt af Pierre Picard – I frankrig til Otterup Kirke i 1995”. Den lille klokke vejer ca. 900 kg og bærer inskriptionen: ”Jet er støbt af Pierre Picard – I Frankrig til Otterup Kirke i 1995. Jeg er skænket af Otterup Sogns Klokkefond oprettet af sognepræst Povl Götke-Hansen”.