I Samsø Kommune er 75,5 % (1. jan. 2019) medlemmer af folkekirken, hvilket ligger en smule over landsgennemsnittet på 74,7 %. Øens fem sogne er siden 2014 forenet i Samsø Sogn, der hører under Aarhus Domprovsti. Der er ét menighedsråd og tre sognepræster på øen.
Mens den driftige købmand i Ballen Lars Rasmussen, der kom til øen i 1840, fik stor betydning for den grundtvigianske bevægelse på sydøen, fik Cornelius Benedikt Brammer, der 1855‑57 var kapellan for præsten i Tranebjerg, betydning for den indremissionske vækkelse på nordøen. Mormonerne missionerede også på øen, men vandt ikke fodfæste. Der er ingen aktive indremissionske samfund i dag, og øens to missionshuse i hhv. Nordby (i dag keramikværksted) og Brundby ved Tranebjerg er solgt fra.
Samsø Foredragsforening blev stiftet af grundtvigianerne i 1876 og er i dag en af Danmarks ældste foredragsforeninger. Øens to forsamlingshuse i hhv. Besser (opført 1899) og Kolby er også fortsat i brug. Samsø Folkehøjskole, der eksisterede i perioden 1984‑2012, var inspireret af N.F.S. Grundtvigs historisk-poetiske tanker.
Jehovas Vidner har rigssal i Brundby.
