Tammela on alunperin ollut kirkollisesti Hattulan alainen, mutta se itsenästyi 1400-luvun puolivälin jälkeen. Keskiaikainen kivikirkko käsittää nykyisen kirkkorakennusken itäosan. Kivikirkko suunniteltiin ja rakennettiin vuosien 1500 ja 1550 välisenä aikana, todennäköisesti 1530-luvun jälkipuoliskolla tai 1540-luvulla.
Kirkon pääportin vieressä on luonnonkivistä vuonna 1803 rakennettu Heikan ja Pirttilän sukujen muurihauta/hautaholvi. Maan päällä on graniitista muurattu taitekattoinen rakennus, jonka lattian alla arkut ovat peittämättöminä. Tällaista kahden talonpoikaissuvun hautaa ei ilmeisesti muualla ole. Hautauksia on tutkittu vuonna 1929 (ks. enemmän kohta tutkimukset). Arkut ovat tutkimuksen jäljiltä peittämättöminä lattian alla.
Vuosien 2024-5 korjaustöiden aikana valvottiin kirkon ulkopuolisia kaivantoja sekä kaivettiin kirkon lattianalaiset ilmastointikanavat. Kirkon länsi- ja luoteispuolelta ei kaivannoista tullut minkäänlaisia löytöjä. Kirkon pohjoispuolelle kaivetusta pitkästä, 1,4 metrin syvyyteen kaivetun viemärikaivannon länsiosasta tuli vain muutamia irtoluita, mutta kirkon
pohjoisoven tasalta itään päin luiden määrä kasvoi huomattavasti. Keskiaikaisen kirkon ja sen laajennusosan saumakohdan tasalta kaivannosta löytyi metrin syvyydestä 2,5 m leveä, suurten kivien muodostama rakenne, jolle ei saatu selitystä. Rakenne osuu samalle kohdalle kuin alkuperäisen keskiaikaisen kirkon länsiseinä, ollen vieläpä saman levyinen kuin seinärakenne. Luiden määrän kasvu korreloi rakenteen kanssa, mutta tuntuu silti epätodennäköiseltä, että alkuperäinen kirkkomaa olisi rajautunut juuri kirkon länsiseinän tasalle. ilmalämpökanavien kohdalla. Kaivannot olivat korkeintaan 30 cm syviä, mutta
niistä tuli silti erittäin paljon irtoluita, etenkin pohjoispuoleisesta ojasta. Ojien länsipäädyistä löytyi myös kirkon alkuperäisen länsiseinän jäänteitä. Pohjoispuoleisessa ojassa seinärakenne oli vielä niin hyvässä kunnossa, että sen leveyden, 2,5 metriä, saattoi mitata. Etelänpuoleisessa ojassa seinästä ei ollut jäljellä kuin kaksi suurempaa kiveä sekä suuri määrä laastihiekkaa. Etelänpuoleisesta ojasta löytyi myös vanhempaa puulattiaa, joka oli rakennettu suoraan multaisen maalattian päälle. Löydettyjen lattialankkujen ajoitus on 1640-1680-luvuille |