Tương truyền chùa Tĩnh Lâu có nguồn gốc ban đầu là một am thờ các vương tôn quý tộc thời Lý, sau trở thành nơi thờ Phật do các sãi trông nom hương khói, gọi nôm là chùa Sãi, sau dân làng gọi chệch ra là chùa Sải.
Chùa lúc đầu có tên là “Thanh Lâu Tự”. Đến năm Thiệu Trị thứ 6 (1846) bia hậu của chùa vẫn ghi tên đó. Từ niên hiệu Tự Đức thứ 14 (1862) chùa đổi tên là “Tĩnh Lâu Tự”. Từ đó đến nay tên chùa vẫn gọi là chùa Tĩnh Lâu.
Chùa nằm trên một khuôn viên rộng có nhiều cây xanh cổ thụ bao bọc. Ở phía Tây chùa có núi Tản Viên chầu về, phía bắc có núi Tam Đảo hướng tới. Trước chùa là Hồ Tây, chùa còn có cây bồ đề biểu trưng cho sự giác ngộ Phật pháp, chính vì lẽ đó mà người xưa đã coi đây như một thắng cảnh bậc nhất của đô thành.
Bên trong tam quan có khoảng không thoáng mát yên tĩnh lạ thường, đúng như lời giới thiệu trong câu đối trước tam quan chùa: “Hộ Thượng Tịnh Lâu thuý trúc, hoàng hoa giai phật tử/ Môn tiền, sạn phát, trường tùng, tế thảo thị chân thư” (Chùa Tĩnh Lâu ở trên có hồ trúc đẹp, hoa vàng đều là cõi của Phật/ Nơi thờ tự trước cửa có tùng già, cỏ xanh, ấy chính chốn chân tu).
Chùa có kiến trúc cổ, khu chính điện được kết cấu theo kiểu chữ đinh, gồm năm gian tiền đường và bốn gian hậu cung, có bậc tam cấp chạy dài, hai bên là cột đồng trụ có câu đối, có nghê chầu nghiêm trang và cổ kính. Gắn liền với năm gian tiền đường là toà thượng điện – nơi thờ Phật và các Bồ Tát.
Chùa lợp ngói mũi hài theo lối kiến trúc bề thế cổ kính, bờ nóc ở hai đầu kìm đắp hai dấu vuông. Phía trước chùa được mở đầu bằng hai cột đồng trụ xây nối liền với tường hồi của gian tiền đường, trên đỉnh cột đồng đắp đôi nghê trong tư thế chầu nhằm thể hiện mục đích soi xét tâm linh con người trước khi bước vào cửa thiền.
Chùa Tĩnh Lâu còn lưu giữ được những tác phẩm có giá trị mang phong cách nghệ thuật thế kỷ 17, đặc biệt là tòa Cửu Long của chùa được làm khác các tòa Cửu Long khác với hình dáng như chiếc lọng che thực sự là một tác phẩm nghệ thuật độc đáo.
Các pho tượng khác được tạo tác công phu, đường nét thanh thoát, là những tác phẩm nghệ thuật Phật giáo và kế thừa được phong cách các pho tượng chuẩn của thế kỷ 16, 17.
Ba pho tượng Tam thế trong chùa được tạo tác gần với kích cỡ của người thật, trong tư thế ngồi kiết già trên đài sen.
Đặc biệt tại chùa còn bảo tồn được một quả chuông cỡ lớn có niên đại Cảnh Thịnh thứ 7 (1799). Trong chùa còn lưu giữ 15 tấm bia đá, khu vườn Tháp mộ cùng nhiều hoành phi, câu đối cổ đã khiến cho di tích chùa Tĩnh Lâu trở thành một công trình kiến trúc Phật giáo hoàn chỉnh và là một cấu trúc nguyên mẫu về chùa cổ Việt Nam.
Chùa đã được Bộ VHTT xếp hạng di tích lịch sử cấp quốc gia từ năm 1995. Chùa Tĩnh Lâu đã được sửa chữa nhiều lần nhưng đã xuống cấp nghiêm trọng.
Từ năm 2003, có sự giúp đỡ của các cấp chính quyền, sư thầy trụ trì đã cùng dân làng Hồ Khẩu, các phật tử xa gần phát tâm công đức xây dựng và tôn tạo nhà Mẫu.
Năm 2005, chùa được Nhà nước hỗ trợ đền bù đất giải phóng mặt bằng kè Hồ Tây và trùng tu lại ngôi chính điện, hoàn thành khuôn viên cảnh quan theo hướng bảo tồn nguyên vẹn di tích.
Đây cũng là một công trình hướng tới 1000 năm Thăng Long – Hà Nội.
