Khởi nguyên của chùa gắn liền với trung tâm Phật giáo Luy Lâu và sự du nhập của Phật giáo Ấn Độ gắn liền với nhà sư Khâu-Đà-La. Chùa được dựng vào khoảng thế kỷ VII-X.
Đến thời Lý, chùa được đại trùng tu quy mô, trở thành một trung tâm Phật giáo Việt Nam bấy giờ. Vào năm 1057, vua Lý Thánh Tông đã cho dựng cây tháp và đúc pho tượng mình vàng. Vua còn tự tay viết chữ "Phật" dài 1 trượng 6 thước được khắc vào bia đá.
Nhà Trần đã cho lập một thư viện lớn trên núi Lạn Kha do danh nho Trần Tôn làm Viện trưởng để giảng dạy các sinh đồ. Sách Đại Nam nhất thống chí cho biết hằng năm vào ngày mồng 4 tháng giêng, chùa mở hội xem hoa, nhiều người đến dâng hương lễ Phật. Chính hội xem hoa này đã dẫn đến câu chuyện lãng mạn “Từ Thức gặp tiên”.
Từ năm 1991, Lễ hội Khán hoa mẫu đơn truyền thống vào ngày mồng 4 Tết Nguyên đán được khôi phục và tổ chức long trọng tại chùa, vẫn giữ được những nét truyền thống từ ngàn xưa.
Năm 1383, vua Trần Nghệ Tông tổ chức thi Thái học sinh ở ngay trong chùa, lấy đỗ 30 người.
Đời vua Lê Hy Tông, chùa được bà Trần Ngọc Am, đệ nhất cung tần của Thanh Đô Vương Trịnh Tráng cho xây dựng quy mô tráng lệ vào năm 1686.
Chùa bị chiến tranh phá hủy hoàn toàn vào năm 1947. Năm 1959 và năm 1986, chùa được dựng lại sơ sài. Năm 1991, chùa được xây dựng lại với kiến trúc đơn giản hiện có, gồm ngôi chính điện, nhà Tổ, nhà thờ Thánh Mẫu ...
Chùa giữ được nhiều cổ vật điêu khắc thời Lý.
Ở thềm bậc nền thứ hai, có 10 tượng linh thú bằng đá to lớn phủ quỳ trên bệ hoa sen là : sư tử, voi, trâu, ngựa, tê giác, mỗi loại 2 con đặt đối xứng trước cửa chùa. Tượng thú có chiều cao trung bình 1,2m, chiều dài từ 1,5m đến 1,8m.
Trung tâm Sách kỷ lục Việt Nam đã xác lập kỷ lục vào ngày 12-12-2007: Chùa Phật Tích - ngôi chùa có 5 cặp tượng linh thú bằng đá lớn nhất Việt Nam.
Sau ngôi chính điện, còn một số đấu kê chân tảng. Đặc biệt, có một chân tảng chạm khắc thật sinh động các nghệ sĩ đang biểu diễn các nhạc khí gồm : sáo dọc, sáo ngang, đàn nhị, đàn nguyệt, đàn tam, đàn tì bà, trống phách. Đó là dàn nhạc bát âm cổ vào thời Lý.
Bát âm là tám chất liệu âm thanh gọi chung cho 8 loại nhạc khí được chế tác bằng 8 chất liệu khác nhau : Thạch (đá, như đàn đá, khánh đá), Thổ (đất, như trống đất của dân tộc Cao Lan), Kim (sắt, có dây bằng sắt), Mộc (gỗ, như song loan, mõ), Trúc (hơi thổi, như tiêu, sáo), Bào (nhạc khí làm bằng vỏ quả bầu, như tính tẩu, đàn bầu), Tì (dây tơ, như đàn nhị, hồ, líu), Cách (da, như trống cái, trống chầu).
Sau chùa có ao Rồng chữ nhật dài 7m, rộng 5m, sâu 2,2m. Đáy ao có thềm đá hình bán nguyệt đường kính 3,8m chạm nổi rồng khá lớn và hoa văn sóng nước. Chùa còn có giếng cổ, dưới đáy có đầu rồng dài 0,53m, rộng 0,20 m, miệng ngậm ngọc.
Đại đức trụ trì Thích Đức Thiện cho biết chùa mới tìm ra móng ngôi tháp cổ thời Lý khi thợ đào móng xuống khoảng 3,2m để xây lại ngôi Tam Bảo vào trung tuần tháng 11 vừa qua. Chùa đã tìm thấy nhiều viên gạch cổ có chữ đề "Lý gia Đệ tam đế Long Thụy Thái Bình tứ niên tạo" (vua thứ ba đời Lý, năm Long Thụy Thái Bình thứ 4 xây dựng).
Với phần móng tháp dài 9,1m, rộng 2,4m, các nhà khoa học đoán định ngọn tháp cao khoảng 42m. Nhiều cổ vật quý giá khác cũng được tìm thấy đó là : 2 phù điêu lá đề bằng đá, mỗi phiến nặng 40kg có chạm trổ hình rồng chầu, một chiếc đầu rồng bằng đá được chạm hết sức tinh xảo, có bề ngang 0,5m, cao 0,3m, mảnh 1/4 đài sen bệ tượng Phật và nhiều phù điêu, mảnh vở có chạm khắc hoa văn.
Vườn sau chùa có 32 bảo tháp của chư Tổ, chư Tăng đã viên tịch từ thế kỷ XVII đến thế kỷ XX.
Đặc biệt, ở điện Phật, có pho tượng đức Phật A Di Đà ngồi thiền định trên tòa sen cao 1,85m, kể cả bệ là 2,8m. Đây là một kiệt tác điêu khắc bằng đá thời Lý ở Việt Nam. Pho tượng đã được Trung tâm Sách kỷ lục Việt Nam xác lập kỷ lục vào ngày 04-5- 2006 : Chùa Phật Tích với bảo tượng Phật bằng đá thời Lý lớn nhất Việt Nam.
Chùa còn thờ pho tượng táng một vị thiền sư được một số nhà nghiên cứu ngày nay cho là tượng táng Thiền sư Chuyết Chuyết đã viên tịch tại chùa.
Bảng giới thiệu "Phục nguyên di hài thiền sư ở chùa Phật Tích" được gắn tại chùa cho biết vào tháng 4-1991, Tiến sĩ Nguyễn Lân Cường cùng các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu di hài thiền sư là một người đàn ông chừng 65-70 tuổi, cao 1,50m. Pho tượng bị những kẻ đi tìm của quý đập vỡ thành 342 mảnh.
Các nhà khoa học đã dùng phương pháp Geraximov, là phương pháp khôi phục lại mặt theo xương sọ của người Nga. Pho tượng thiền sư đã được phục nguyên từ ngày 12-01-1993 đến ngày 01-5-1993 thì hoàn thành.
Đây là lần đầu tiên ở nước ta đã sử dụng thành công phương pháp khoa học không có cốt bằng kim loại hoặc gỗ ở bên trong, mà chất liệu chỉ bằng sơn ta, mạt cưa, vải màn ... Chiều cao tượng ngồi 67,3cm, nặng 10kg.
Chùa đã được Bộ Văn hóa công nhận là Di tích lịch sử - văn hóa quốc gia năm 1962.
Cuối năm 2005, Đại đức Tiến sĩ Thích Đức Thiện đã thành lập Trung tâm tu tập Phật Tích và Quan Âm viện. Chùa đã mở nhiều lớp tin học miễn phí cho học sinh, đóng góp một phần chương trình phổ cập tin học trong huyện nhà.
Để bảo tồn nhiều di vật thời Lý và tôn tạo ngôi chùa có lịch sử gần 1.000 năm, từng là một trung tâm giáo dục và văn hóa của Đại Việt, ngày 11-10-2008, Ủy ban Nhân dân tỉnh Bắc Ninh đã cùng chùa tổ chức long trọng lễ khởi công trùng tu, tôn tạo Di tích lịch sử văn hóa chùa Phật Tích với kinh phí khoảng 35 tỷ đồng do Công ty cổ phần Tu bổ di tích và Thiết bị văn hóa trung ương thi công từ năm 2008 đến năm 2010, gồm : Tứ trụ, gác chuông, tòa Tam Bảo, nhà Tổ Đệ nhất, phủ Mẫu ... theo mẫu kiến trúc chùa Phật Tích thời Lê.
Đại lễ kỷ niệm 1000 năm Thăng Long - Hà Nội đang đến gần, một ngôi đại tự danh tiếng trang nghiêm Phật Tích sẽ mở rộng cửa đón muôn khách, Phật tử năm châu về chiêm bái, đỉnh lễ, tu tập trong sự an lạc của thân tâm.
Chùa Phật Tích
Điện Phật
Tượng Đức Phật A Di Đà thời Lý
Phật tử tụng kinh phải ngồi tràn ra ngoài vì chính điện xây tạm rất nhỏ
Ban thờ Bồ Tát chuẩn đề
Ban thờ Bồ tát Địa Tạng
Ban thờ vua Lý Thánh Tông
Tượng táng Thiền sư Chuyết Chuyết
Quan Âm viện
Điện thờ Bồ tát Quan Thế Âm
Cửa số Quan Âm viện
Tượng linh thú thời Mỹ
Đấu kê chân tảng thời Lý chạm rồng và dàn nhạc bát âm
Đấu kê chân tảng thời Lý
Đấu kê chân tảng thời Lý
Bản sách bằng đồng
Vườn Tháp
Đại đức trụ trì Thích Đức Thiện - Phó văn phòng I GHPGVN với cúp Kỷ lục Phật giáo Việt Nam