Theo các tư liệu lịch sử và thông tin giới thiệu tại chùa, Thần Quang Tự được khởi dựng từ thời vua Lý Thần Tông vào khoảng thế kỷ XII bởi Quốc sư Nguyễn Minh Không (Lý Quốc Sư). Thuở ban đầu, chùa được xây dựng hoàn toàn bằng gỗ, mang đậm dấu ấn kiến trúc truyền thống của chùa Việt cổ.
Trải qua nhiều thế kỷ cùng những biến động của thời gian, công trình dần xuống cấp nghiêm trọng. Đến năm 1902, sư Phạm Quang Tuyên (Đệ nhất Sư tổ) về trụ trì và tiến hành đại trùng tu quy mô lớn. Từ đây, chùa được tái thiết theo kiến trúc “Nhất Thốc Lâu Đài” độc đáo, kết hợp hài hòa giữa phong cách Gothic phương Tây và kiến trúc Phật giáo Á Đông. Công trình sử dụng các vật liệu truyền thống như gạch nung, vôi vữa, mật mía và giấy bản, góp phần tạo nên độ bền vững cho toàn bộ kiến trúc. Sau đó, chùa tiếp tục được tu bổ qua nhiều giai đoạn, đáng chú ý nhất là đợt trùng tu vào năm 1995.
Không chỉ là một trung tâm Phật giáo lâu đời, chùa Cổ Lễ còn gắn liền với đời sống tinh thần và lịch sử đấu tranh của dân tộc. Trong hai cuộc kháng chiến chống Pháp và chống Mỹ, nơi đây từng là cơ sở hoạt động cách mạng, nuôi giấu cán bộ và lực lượng du kích. Đặc biệt, năm 1947, Hòa thượng Thích Thế Long đã tổ chức lễ phát nguyện cho 27 nhà sư “cởi áo cà sa, khoác chiến bào” lên đường bảo vệ Tổ quốc, trong đó có 12 vị đã anh dũng hy sinh.




