Församlingen har medeltida ursprung. Omkring 1300 införlivades Sväms församling.
Församlingen utgjorde under medeltiden ett eget pastorat för att därefter till 1992 vara annexförsamling (moderförsamling från 1962) i pastoratet Stora Åby och Ödeshög. Från 1998 till 2006 var församlingen moderförsamling i pastoratet Ödeshög, Stora Åby, Heda, Rök, Svanhals, Trehörna och Västra Tollstad.[2] 2006 uppgick församlingarna i pastoratet i Ödeshögs församling som samtidigt bildade ett eget pastorat som varade till 2014.[3] Från 2014 ingår församlingen i Folkungabygdens pastorat.[4] Församlingen tillhörde till 31 maj 1940 Lysings kontrakt, från 1 juni 1940 Dals och Lysings kontrakt, från 1962 Göstrings och Lysings kontrakt och tillhörde mellan 1997 och 2017 Folkungabygdens kontrakt.