Stenlille kirke har romansk kor og skib, opført af kampesten i jævne skifter. Af den romanske kirke er korets nordvindue med karm af kridt- og frådsten, samt triumfbuen med rundstavprofileret kragbånd bevaret. Endnu i romansk tid blev korets østside ombygget med munkesten og forsynet med et stort smiget vindue.

I 1300-tallet fik koret en krydshvælving m. kridststenskonsoller under ribberne. Lidt senere fik skibet to hvælv.

Det anselige sengotiske overhvælvede våbenhus i nord har muligvis oprindelig været opført som kapel. Over døren til våbenhuset er indmuret et fint kridtstenshoved.

Et sengotisk tårn i vest af kamp og munkesten. Kirken er præget af en restaurering i 1859-60.

Kirkens altertavle er et maleri fra 1861 af ”Kristus med barnet”.

Et senromansk figur af Sankt Laurentius, stammer sikkert fra et sidealter.

Der er en romansk døbefont og et gotisk krucifiks fra o. 1350-1400.