Sử chép và truyền kể, chùa do đích thân Nguyên Phi Ỷ Lan chọn địa điểm và hưng công xây dựng từ mùa đông năm 1086 đến năm 1094 thì hoàn thành và được coi là “Trung tâm Phật giáo lớn nhất của nước Đại Việt”. Đây là một công trình quan trọng nên vua Lý Nhân Tông rất quan tâm chăm lo và khi chùa hoàn thành đã ban tên “Cảnh Long Đồng Khánh”.
Trải qua trường kỳ lịch sử, chùa được trùng tu tôn tạo nhiều lần. Trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp, chùa bị dỡ bỏ. Sau khi hòa bình lập lại, năm 1986, nhân dân địa phương xây dựng 3 gian chùa nhỏ trên nền đất cũ để thờ Phật.
Kế thừa kết quả khảo cổ học, từ năm 2015 đến nay, cũng như việc tham vấn ý kiến của giới chuyên gia, các nhà khoa học, tỉnh Bắc Ninh đã thực hiện việc quy hoạch tổng thể và xây dựng “khu di tích văn hóa và sinh thái núi Dạm”. Chùa Dạm được trùng tu tôn tạo, với quy mô to lớn, khang trang tố hảo, cùng với hệ thống tượng thờ và đồ thờ tự tại chùa giá trị lớn về nghệ thuật, thẩm mỹ đại diện cho đặc trưng mỹ thuật mỗi thời kỳ.
Hiện tòa Tam Bảo có kết cấu mặt bằng kiến trúc kiểu chữ Công (I); bao gồm các công trình như: Tiền đường, Thiêu hương và Thượng Điện. Toàn bộ công trình làm bằng gỗ lim to chắc khỏe đồ sộ.
Tiền đường 7 gian 2 chái 4 mái đao cong; có kết cấu vì nóc kiểu “chồng rường giá chiêng”, vì nách “chồng rường bán giá chiêng”. Nối giữa tiền đường và thượng điện là 3 gian thiêu hương. Thượng điện 3 gian 2 chái 4 mái đao cong, có kết cấu vì tương tự tòa Tiền đường, có hệ thống nhiên chạy bao quanh công trình chính.
Hiện chùa còn bảo lưu tại cột đá chùa Dạm có niên đại từ thế kỷ XI, đã được công nhận là bảo vật Quốc gia có giá trị về lịch sử, mỹ thuật, thu hút đông đảo các nhà nghiên cứu khoa học về nghiên cứu, tìm hiểu. Trong chùa còn có các tượng thờ và các đồ thờ tự đều mới tạo tác thế kỷ XXI như: 03 tượng Tam Thế, bộ tượng Dida Tam Tôn, bộ tượng Hoa Nghiêm Tam Thánh, 01 tượng Ngọc Hoàng, 01 tượng Di Lặc, 01 tượng Quan âm, tượng Hộ Pháp, tượng Đức Ông, tượng Thánh Hiền, tượng Bát Bộ Kim Cương, tượng Thập Điện Diêm Vương, tượng bà Nguyên Phi Ỷ Lan, tượng Vua Lý Nhân Tông, Hoành phi, câu đối và các đồ thờ tự…..
