Chùa Thầy được xây dựng từ thời nhà Lý. Lúc đầu chùa là một am nhỏ gọi là Hương Hải am. Sau đó, vua Lý Nhân Tông cho xây dựng lại gồm hai cụm chùa là chùa Cao trên núi (Đỉnh Sơn Tự) và chùa Dưới (Thiên Phúc Tự). Đây là nơi tu hành của Thiền sư Từ Đạo Hạnh - người có công lớn trong việc dạy học, chữa bệnh cho dân và sáng lập ra bộ môn múa rối nước.
Tương truyền, chùa Thầy được xây dựng trên một thế đất hình rồng. Mọi yếu tố liên quan đến ngôi chùa đều góp phần tạo nên một hình rồng hoàn chỉnh.
Đầu tiên, ngọn núi Sài Sơn mà chùa tựa vào chính là đuôi rồng. Không gian chùa thoáng đãng, trải dài từ chân núi đến sườn núi với ba lớp chùa Hạ, chùa Trung, chùa Thượng, tạo thành đầu rồng.
Sân trước của chùa Hạ là hàm trên của con rồng. Trước sân có hồ Long Chiểu hay Long Trì (ao rồng). Đường bờ hồ được coi là hàm dưới của rồng. Giữa hồ có cái đình nhỏ gọi là Thủy đình, nơi tổ chức múa rối nước vào những dịp lễ, Tết. Tòa đình này là viên ngọc mà rồng ngậm trong miệng.
Hai bên chùa Hạ có cầu Nhật Tiêu Kiều và Nguyệt Tiêu Kiều do “Trạng Bùng” Phùng Khắc Khoan cho xây để cung tiến chùa vào đầu thế kỷ 17. Đây là cặp mí mắt rồng hoặc cặp nanh rồng, theo các phiên bản truyền miệng khác nhau. Hai giếng nước đối diện với hồ Long Chiểu qua hai cây cầu chính là cặp mắt của rồng.
Theo dân gian, khi thiền sư Từ Đạo Hạnh đến vùng đất này và lập ra chùa Thầy thì dưới chân núi Sài Sơn đã có hồ nước. Phía trước hồ có một đồi đất lớn chạy từ khoảng giữa của dải núi nhô ra như một con rồng đang trườn mình uống nước hồ.
Những người xây dựng chùa đã đắp cho đất đồi rộng thêm ra, đủ để xây dựng một ngôi chùa bề thế và dựa theo dáng rồng của vùng đất mà bài trí các công trình.
Chùa Thầy là một trong những ngôi chùa cổ có số lượng di tích vừa nhiều vừa trải đều qua các triều đại Lý, Trần, Lê, Mạc, Nguyễn. Đây là ngôi chùa có tính bảo lưu một cách liên tục các di vật văn hóa, nghệ thuật từ thời Lý. Năm 2014, quần thể chùa Thầy được xếp hạng Di tích quốc gia đặc biệt.