Chùa được xây từ thời Lý Nam Đế (541-547) ở gần sông Hồng, đến năm 1615, được dời vào vị trí ngày nay. Chùa có vườn tháp cổ u tịch, có nhiều tượng Phật giá trị, đặc biệt là tượng Thích Ca nhập Niết Bàn. Chùa là Di tích lịch sử - văn hóa quốc gia.

Theo Từ điển di tích văn hóa Việt Nam (Hà Nội, 1993), thì chùa Trấn Quốc nguyên là chùa Khai Quốc, dựng từ thời Tiền Lý (Lý Nam Đế, 541-547), tại thôn Y Hoa, gần bờ sông Hồng. Đến đời Lê Trung Hưng (1615), chùa được dời vào trong đê Yên Phụ, dựng trên nền cũ cung Thúy Hoa (thời Lý) và điện Hàn Nguyên (thời Trần).

Trong các năm 1624, 1628 và 1639,chùa tiếp tục được trùng tu, mở rộng. Trạng nguyên Nguyễn Xuân Chính đã soạn bài văn bia dựng ở chùa vào năm 1639 về công việc tôn tạo này.

Chùa còn có 14 tấm bia, trong đó có bia của Trạng nguyên Nguyễn Xuân Chính, tiến sĩ Phạm Quý Thích dựng năm 1639 và 1015...

Kiến trúc và điêu khắc của chùa có dấu ấn vào khoảng đầu thế kỷ 19. Trong chùa có nhiều tượng đẹp, đặc biệt là có tượng Phật Thích Ca nhập Niết bàn bằng gỗ thếp vàng lộng lẫy.

Tháp chính trong vườn tháp chùa Trấn QuốcCũng giống như hầu hết những ngôi chùa khác trên đất nước Việt Nam, chùa Trấn Quốc có nhiều nếp nhà. Chùa có ba nếp nhà chính là tiền đường, nhà thiêu hương và thượng điện nối thành hình chữ Công (I). Hai bên nhà thiêu hương và thượng điện là hai dãy hành lang. Sau thượng điện là gác chuông. Bên phải là nhà tổ và bên trái là nhà bia.

Chùa Trấn Quốc là một trong những ngôi chùa nổi tiếng của đất Bắc với lịch sử gần 1500 năm. Chùa đã được Bộ Văn hóa công nhận là Di tích lịch sử - văn hóa quốc gia.