Det meste av materialene kan ha blitt grovhugget i skogen. Byggeprosessen startet ved å lese trærnes egenskaper i forhold til hvor de skulle brukes i bygningen. Den buede overgangen mellom trestamme og rot var for eksempel et godt og sterkt emne for avstivende bygningselementer i tak og mellom stolper. Antakelig ble delene ferdig bearbeidet og satt sammen på bakken før veggene ble reist på grunnmuren.
Taket på stavkirkene har gjerne flere lag. Spon er det øverste sjiktet som skal beskytte mot vær og vind. Sponene ble opprinnelig festet med treplugger, som i noen kirker kan sees i himlingen i svalgangen. Spon er helst laget av kantved, det tetteste virket, hvor årringene står vertikalt og parallelt. Sponene kunne være formet på ulik måte, men var som regel kileformet.
Hele kirken ble tjæret utvendig. Tjærebreing gir bygningen en helhetlig karakter. I tillegg fungerer den som tetting av sprekker og beskyttelse mot sol, regn og vind. Til stavkirkene brukes tjære som fremstilles ved å brenne furuved i en mile dekket av torv. Tjære er et sammensatt produkt som består av harpiks, treolje og flyktige stoffer som terpentin. I middelalderen var tjærebreing av stavkirkene lovpålagt, og skulle utføres av bøndene i sognet hvert tredje år.