Nagu medeltida gråstenskyrka ligger i en tallbacke, på den så kallade Kyrkbacken, på den större av Nagus två huvudöar, Storlandet. Salkyrkan i tre skepp är tillägnad Olof den helige. Kyrkans byggnadshistoria är föga omtvistad och alla historiker som undersökt kyrkan anser att kyrkobyggnaden uppförts på 1430-talet. Lillkyrkan på kyrkans norrsida byggdes i medlet av 1600-talet, ursprungligen till ett gravkapell, men används numera som ett förrättningskapell. Den norr om kyrkobyggnaden belägna byggnaden, som ursprungligen uppfördes som ett gravkapell för släkten Finckenberg i slutet av 1700-talet, fungerar numera som lagerbyggnad. Nordväst och nordost om kyrkan finns på kyrkogården benhus som uppfördes på 1700-talet. På backkrönet nordväst om kyrkogården står den 1751 färdigställda klockstapeln. Det åttkantiga klockhuset har byggts senare. 

Kyrkans ursprungliga altarskåp från 1400-talet finns numera på Nationalmuseum, liksom även korfönstrets på 1440-talet svenskgjorda glasmålningar föreställande Olof den helige och Erik den helige. Kopiorna av glasmålningarna gjordes under 1900-talets första årtionden. Den enda medeltida träskulptur som finns kvar i kyrkan är ett triumfkrucifix från 1400-talet. Även Finland äldsta bevarade orgelpositiv från 1660-talet, det så kallade Nagupositivet, har flyttats till Nationalmuseum. Den nuvarande orgeln är från år 1791. Kyrkans nuvarande predikstol, baserad på ritningar av länsarkitekt C. J. von Heideken, gjordes av åbobon Johan Westling år 1870. Den tidigare predikstolen hade erhållits som gåva år 1621 och den donerades år 1894 till Åbo stads historiska museum, där den brann under krigsåret 1941.

Medeltida och på 1600-talet gjorda kalkmålningar finns närmast i valven samt även några som finns kvar på väggar och pelare. En del av målningarna avlägsnades avsiktligt på 1870-talet i samband med en kalkning. Målningarna är enkla, så kallade byggnadsarbetarmålningar. På kyrkans norrvägg hänger en av R. W. Ekman förfärdigad avbild av da Vincis Nattvarden från år 1850, donerad av K. H. Finckenbergs sterbhus. I förrättningskapellet hänger Gabriel Gotthard Sweidels målning av nattvardens instiftande från år 1792.