Vaksala kyrka är präglad av medeltiden. Den ursprungliga kyrkan, med en stark koppling till S:t Andreas, började byggas på 1100-talet.
Kyrkan uppfördes ursprungligen i romansk stil men omgestaltades under 1200- och 1300-talen i gotisk stil, vilket innebar att väggarna höjdes med nästan två meter. Under 1400-talet tillkom kapellen och kyrkkroppen erhöll sin nuvarande form.
En omfattande ombyggnation genomfördes på 1700-talet i nyklassicistisk stil, där bland annat kyrköppningen flyttades till väster.
Kalkmålningar från 1300-talet
De äldsta kalkmålningarna härstammar från 1300-talets förra hälft. Dessa överkalkades 1793-1795 och togs inte fram igen förrän vid restaureringen 1929.
Från 1300-talet finns också kyrkans konsekrationskors (invigningskors) kvar, målade på väggarna. Sällsynt är att man som i Vaksala bevarat en ljushållare insatt mitt i invigningskorset.
Målningarna i valven har utförts på 1400-talet av den så kallade Ärentunaskolan och framställer scener ur Gamla testamentet.
Biskopsstol från 1100-talet
Kyrkans äldsta inventarium är en biskopsstol från 1100-talet vilken är placerad på norra väggen i koret.
I det norra kapellet, Mariakapellet, finns en Mariaikon med fem bilder målad för Vaksala kyrka av fader Robert de Caluwé från Finland.
I kyrkans södra kapell, Andreaskapellet, står en kopia av den 1300-talsdopfunt som sedan 1870 finns på Statens historiska museum. Den ursprungliga dopfunten är troligen tillverkad i domkyrkohyttan av samme mästare som utfört stenarbeten i Uppsala domkyrka. Andreaskapellet används för de flesta dopgudstjänster som firas i kyrkan.
Intill kyrkan finns kyrkboden tiondeboden som uppfördes på 1400-talet och som har använts såväl som förråd som kyrkhärbärge.
