Østbirk kirke nævnes første gang i skriftlige kilder 1267. I de første århundreder tilhørte den Århus bispen og klostre. Efter reformationen var kirken i kronens besiddelse indtil 1560, hvor Frederik d. 2. overdrog den til Peder Skram, ejer af Urup Gods. Urups skiftende ejere var værger for kirken indtil begyndelsen af 1800-tallet. Fra 1911 blev kirken selvejende.
Ligstenene for Peder Skram (død 1581) og hans hustru, Elsebe Krabbe, samt to af deres sønner er i dag placeret i gulvet på hver sin side af alteret. Deres jordiske rester blev i 1856 flyttet fra kirken og begravet på et ukendt sted på kirkegården.
Mindestenen for Peder Skram er rejst i 1886.
I det gamle tårnur hang et sæt granit-ur-lodder frem til 1883, hvor det nuværende ur blev installeret. På et tidspunkt fik urmager Evald Rasmussen overdraget urlodderne, og de stod igennem flere år i haven bag urmagerforretningen på Storegade i Østbirk. I 1955 forærede Evald Rasmussen lodderne til en slægtning, men ved indvielsen af den nye præstegård d. 23. juni 2013 blev lodderne tilbagegivet til kirken og står nu smukt monteret på et stativ foran kirken.