I august 2019 blev Nordby Sogn og Sønderho Sogn lagt sammen til Fanø Sogn, som dækker hele Fanø Kommune. Sognet ligger i Skads Provsti i Ribe Stift. 80,7 % af øens indbyggere er medlemmer af folkekirken, hvilket ligger over landsgennemsnittet på 74,7 % (1. jan. 2019).
Kirken stod stærkt i søfartssamfundet i 1800-tallet. På øens sejlskibe på langfart blev der læst en prædiken højt hver søndag. De tidlige vækkelser i midten af 1800-tallet fik ikke udbredelse på øen. I stedet fik særlig Ydre Mission og Sømandsmissionen stor betydning. I midten af 1880’erne kom Indre Mission til øen, og der opførtes missionshuse i Nordby (indviet 1888, udvidet 1956, frasolgt 2010) og Sønderho (indrettet 1887 i en eksisterende bygning, nyopført 1907, frasolgt 1966). Allerede fra 1927 betegnes Indre Mission dog som stagnerende. I dag er der ingen aktive indremissionske samfund på øen.
