Sách Việt sử lược chép rằng: “Vào năm 1055, vua Lý Thánh Tông cho xây chùa Đông Lâm và Tĩnh Lự ở núi Đông Cứu”. Như vậy chùa Tĩnh Lự được khởi dựng trước chùa Phật Tích (1057) hai năm, chùa Dạm (1086) là 31 năm và trở thành một đại danh lam thắng cảnh, trung tâm phật giáo lớn ở thời kỳ nhà Lý. Dưới các triều đại Trần, Hậu Lê, Nguyễn chùa Tĩnh Lự đều được tiến hành trùng tu, tôn tạo nhiều lần với quy mô lớn.
Đặc biệt vào mùa Đông, năm Ất Dậu (1645), chùa Tĩnh Lự được chúa Trịnh Tráng cho xuất 300 lạng bạc và giao cho Quận công Nguyễn Công Hiệp (người làng Đại Bái) lo việc kiến thiết. Chùa Tĩnh Lự trở thành một “quốc tự” để các bậc công khanh, đại thần trong vương triều Lê - Trịnh cùng bỏ tiền công đức xây dựng. Tiêu biểu như Thái thượng hoàng Lê Thần Tông 100 lạng bạc, Hoàng thái hậu Trịnh Thị Ngọc Trúc 40 lạng, Trịnh Tạc 50 lạng, Trịnh Lê 30 lạng... Sau 3 năm khẩn trương xây dựng, năm 1648 chùa được hoàn thành.
Văn bia “Tĩnh Lự thiền tự bi” do Tiến sĩ Nguyễn Duy Thì soạn có đoạn ghi rõ: “chùa làm theo hướng cũ, rộng và dài, to nhiều so với trước. Tiền đường có 4 cửa cao rộng, tả hữu có dãy hành lang, thềm ngoài có cột bao quanh bằng đá, giữa chùa có lối lên kè đá. Ngoài chùa có bia đá lớn đặt trong nhà đá 4 chân cột, mái che chồng diêm 8 mái, cũng bằng đá. Nội tự có tòa sen óng ánh, trong Tam bảo có bức hoa sen chín tầng rực rỡ, chạm khắc tượng đức Phật giáng lâm và 3000 tòa đặt tượng La Hán lung linh”. Văn bia cũng cho biết, sau khánh thành chùa Tĩnh Lự là một trong ba đại danh thắng ở vùng Đông Bắc của Đại Việt thế kỷ 17.
Trải qua bao biến cố thăng trầm của lịch sử, chùa Tĩnh Lự khi nhỏ bé, khiêm nhường, lúc uy nghi tráng lệ để rồi bị tàn phá trong kháng chiến chống Pháp. Ngày nay Tĩnh Lự là một ngôi chùa nhỏ, kiến trúc đơn sơ gồm các hạng mục chính như: Tam bảo, nhà mẫu, nhà khách. Tòa Tam bảo được xây dựng lại trên nền đất cũ từ năm 1995, có mặt bằng kiến trúc hình chữ đinh gồm 5 gian Tiền đường và 2 gian Thượng điện, khung chịu lực bằng gỗ liên kết bởi các bộ vì kèo theo kiểu “tiền bẩy hậu bẩy”, các cấu kiện gỗ được bào trơn đóng bén. Toàn bộ hệ thống tượng phật trong chùa có khoảng gần 30 pho đa số đều mới được tạo tác cùng nhiều đồ thờ tự khác.
Hiện nay tại chùa Tĩnh Lự còn lưu giữ nhiều dấu tích vật chất (chủ yếu là các loại vật liệu kiến trúc) thời Lý được nhà sư trụ trì, Đại đức Thích Minh Đạt, dầy công sưu tầm xung quanh khu vực chùa trong nhiều năm cho biết chính xác chùa Tĩnh Lự được xây dựng từ thế kỷ XI.
Các loại vật liệu kiến trúc có niên đại thời Lý gồm:
* Hai chân tảng tạo tác bằng đá sa thạch màu xám vàng có kích thước tương đối như nhau: dài 73cm, rộng 72,5cm, dày 32cm. Bề mặt bên trên chân tảng hình vuông, chạm nổi một vòng tròn lớn với đường kính 45cm, xung quanh trang trí 16 cánh sen kép, cánh sen mập mạp, có độ dài trung bình 12cm, rộng 10cm, cánh sen để trơn không trang trí hoa văn. Loại hình chân tảng đá này giống với kiểu chân tảng của chùa Dạm (xã Nam Sơn, Tp Bắc Ninh) và chùa Phật Tích (xã Phật Tích, huyện Tiên Du) là hai ngôi chùa có niên đại khởi dựng cùng với chùa Tĩnh Lự vào thời Lý (thế kỷ XI).
* Mảnh gạch đất nung kích thước dài 22cm, rộng 18cm, dầy 4cm bề mặt khắc nổi đề tài hoa cúc dây, đây là loại gạch dùng để trang trí và lát nền. Tượng chim uyên ương bằng đất nung có kích thước dài trung bình khoảng 27cm dùng để trang trí trên đầu ngói lợp mái. Hai loại vật liệu kiến trúc này được sử dụng rất phổ biến trong các công trình kiến trúc lớn thời Lý - Trần. Ngoài ra trong khuôn viên chùa Tĩnh Lự còn phát hiện nhiều loại vật liệu kiến trúc và đồ dùng sinh hoạt khác có niên đại chế tác thời Lý - Trần như: mảnh bát, đĩa, lon sành, lọ sành, âu sành, đầu ngói ống đất nung…
Trên đây là những dấu tích vật chất vô cùng quan trọng chứng minh chùa Tĩnh Lự có niên đại khởi dựng từ thời vua Lý Thánh Tông (1055), những di sản văn hóa vật chất quý báu này hiện đang được lưu giữ và bảo quản tại chùa Tĩnh Lự. Thiết nghĩ các cấp chính quyền cần sớm có một dự án khôi phục lại quy mô kiến trúc của chùa Tĩnh Lự sao cho xứng tầm với giá trị vốn có của nó. Dự án khôi phục ấy còn thiết lập nên một hệ thống di tích lích sử, văn hóa, tâm linh nhằm phục vụ khách tham quan du lịch và hành hương, góp phần hình thành nên tour du lịch từ đền thờ Cao Lỗ Vương, qua Lệ Chi Viên đến đền Lê Văn Thịnh rồi qua chùa Tĩnh Lự, đó như là một sự trở về với nguồn cội.