Skammt vestan við aðalrústasvæðið á Gásum er lágreist en áberandi tóft innan hringlaga gerðis.  Þetta eru leifar kirkju sem talin er hafa verið í notkun á blómatíma verslunar á staðnum.  Í annálsbroti frá Skálholti kemur fram að kirkja á Gásum hafi brotnað í óveðri árið 1359.

Finnur Jónsson og Daniel Bruun grófu á Gásum árið 1907 og tóku m.a. skurð í kirkjutóftina.  Þeir komu niður á veggjaleifar og túlkuðu sem svo að kirkjan hefði verið úr timbri eingöngu.  Þeir fundu engin merki um grafir innan kirkjugarðsins.

Árið 1986 grófu Margrét Hermanns-Auðardóttir og Bjarni F. Einarsson, fornleifafræðingar, prufuskurð í kirkjuvegginn.  Þau komust að því að niðurstaða Bruuns og Finns var ekki allskostar rétt, enda hafði greinilega verið torfhlaðinn veggur utan um timburveggi kirkjunnar.  Ekki komust þau að aldri veggjarins né heldur hvort líklegt væri að hann hefði staðið lengi eða verið endurbyggður.

Kirkjugrunnurinn að uppgrefti loknum sumarið 2004

Sumarið 2004 var enn grafið í kirkjuna á Gásum, enda mörgum spurningum ósvarað.  Í þetta sinn var uppgröfturinn stórfelldur.  Alls var opnað 450 m2 svæði innan hringlaga gerðisins og þar með flett ofan af allri kirkjurústinni. Að auki var grafinn skurður út í gegnum kirkjugarðsvegginn.  Í ljós kom að kirkjan hefur verið alls um 16 m löng og 5 m breið og skipar hún sér þar með í röð allra stærstu kirkna á Íslandi.  Engar grafir fundust umhverfis kirkjuna en hins vegar sáust greinileg ummerki um járnvinnslu, brennisteinsvinnslu og eldamennsku.  Einnig fundust ótrúlega vel varðveittar leifar af vefnaði.  Uppgrefti kirkjunnar er enn ekki lokið að fullu en stefnt er að því að ljúka honum sumarið 2006.

Kirkjan er greinilega yngri en gjóska sem féll árið 1300 og ekki sýnilegt að hún hafi verið endurbyggð.  Ef til vill hefur hún aðeins verið notuð í nokkra áratugi eða uns stormur feykti henni af grunninum hinn örlagaríka óveðursdag árið 1359.