Aufgrund ihrer Größe und der Vielzahl der sich überlappenden Dächer wird die Stabkirche gelegentlich als „gotische Kathedrale aus Holz“ bezeichnet. Die dreischiffige Langkirche mit erhöhtem Mittelraum ruht auf zwölf tragenden Masten, den sogenannten „Stäben“. Für den Bau wurde harzreiches Kiefernholz verwendet, das zum Schutz gegen Fäulnis regelmäßig nach mittelalterlichem Vorbild geteert wird. 25 bis 30 Prozent des Originalmaterials hat sich bis heute erhalten. Mit Hilfe der Radiokarbonmethode konnte nachgewiesen werden, dass ein Balken der Grundkonstruktion aus der Zeit zwischen 875 und 925 stammt, ohne dass sich sagen ließe, welche Funktion er ursprünglich hatte. Die Kirche ist von einem so genannten „Svalgang“ (eine Art Laubengang) umgeben, der Schutz vor Wind und Wetter bietet.

Die Eingangsportale der Kirche weisen wertvolle Schnitzereien heidnischen Ursprungs auf, innen ist sie mit Rosenmustern dekoriert. Der Altar eines unbekannten Künstlers wurde 1667 gefertigt, die Wandmalereien entstanden 1668. Beachtenswert ist ein Prunkstuhl („Bischofsstuhl“) aus dem 12. Jahrhundert mit Motiven aus der Nibelungensage. Zum mittelalterlichen Inventar gehörte ursprünglich auch ein schmiedeeiserner Kronleuchter für 23 Kerzen, der sich aber heute im Kulturhistorischen Museum der Universität Oslo befindet.

In der Kirche finden nach wie vor Gottesdienste, Trauungen und Taufen statt. Regelmäßig werden Führungen angeboten. Die Stabkirche in Heddal zählt heute zu den meistbesuchten Touristenattraktionen Norwegens.