De äldsta delarna är troligen från 1100-talet. 1657 rasade tornet och den nedfallna stenen användes till att bygga upp ett vapenhus i väster. Ett nytt torn uppfördes först 1807.
Till Bitterna kyrka hör även Österbitterna ödekyrkogård.
Österbitterna kyrka brann 1781 och socknen var först delad mellan Vedum och Västerbitterna.
1817 bestämdes det att Öster- och Västerbitterna slogs samman och är idag Bitterna kyrka.
Den idag äldsta daterade gravhällen på Bitterna kyrkogård är daterad 1715. Gravhällen låg under några årtionden som golv under en veranda, men blev 1942 återförd till kyrkan.