Arkeologiske undersøkelser sommeren 1967 og 17.-27.06.1968 påviste at det er spor av tuften til Vinje stavkirke under dagens kirke, og syd for. Undersøkelsen ble foretatt under østre korsarm. (rapport i Riksantikvarens arkiv: RAKV-S-6224-D-De-De08-0014-0001-0001.pdf)
Etter en skriflig opplysning i 1794 var stavkirken 13 x 10 alen (ca. 6 x 8 m). Trolig drer dette seg kun om skipets størrelse. (Vinje 1996:57). Med tårn og kor/apsis ville kirke trolig ha vært nærmere 15 m lang. Tuftens størrelse er laget etter dette og plassert i henhold til de observasjoner som ble gjort i 1967 og 1968. Nøyaktig lokalisering og avgrensing gjenstår.