Theo các nhà nghiên cứu, qua các tài liệu thư tịch, trong đó có cả bia chùa thì chùa Quỳnh Lâm được xây dựng dưới triều vua Lý Thần Tông (1127-1138).[1] Người có công lớn trong việc tạo dựng ngôi chùa là quốc sư Nguyễn Minh Không (1076-1141).[2][3] Trong các thế kỷ 11-14, thời kỳ cuối Lê và thế kỷ 17-18, Quỳnh Lâm là trung tâm Phật giáo lớn nhất của Việt Nam.

Vào thời Lý, nhà sư Minh Không đã cho đúc một pho tượng Di Lặc bằng đồng cao sáu trượng (khoảng 20 m) từng được coi là một trong An Nam tứ đại khí[4] và một tấm bia đá lớn cao 2,5 m, rộng 1,5 m với hoa văn hình rồng uốn lượn mềm mại. Nhưng chùa Quỳnh Lâm thực sự trở thành một trung tâm Phật giáo quan trọng trong thế kỷ 14 với hoạt động của Pháp Loa Đồng Kiên Cương, vị tổ thứ hai của Thiền phái Trúc Lâm.

Trên cơ sở chùa Quỳnh Lâm cũ, tháng 12 năm 1317, Pháp Loa cho xây dựng và thành lập viện Quỳnh Lâm với các kiến trúc đồ sộ và hoàn chỉnh. Được sự ủng hộ rất lớn của nhà vua và các giới quý tộc, Pháp Loa đã cho xây dựng và mở mang nhiều chùa tháp. Riêng năm 1314 ông cho xây dựng 33 cơ sở điện thờ Phật, gác chứa kinh... Chính trong thời kỳ này trên cơ sở chùa Quỳnh Lâm cũ, năm 1316 Pháp Loa cho thành lập Quỳnh Lâm viện - trường đại học Phật giáo đầu tiên ở nước ta. Những năm cuối thế kỷ XIII đầu thế kỷ XIV, cùng với chùa Hoa Yên ở Yên Tử, chùa Báo Ân ở Siêu Loại (Bắc Ninh), chùa Thanh Mai ở Hải Dương, thiền viện Quỳnh Lâm do Pháp Loa trụ trì là một trong những trung tâm giáo hội Trúc Lâm thời Trần. Vào năm 1329, Quỳnh Lâm trở thành Đệ nhất danh lam cổ tích của nước Nam. Đây là trung tâm truyền kinh giảng đạo và đào tạo hàng ngũ sư sãi cho đạo Phật. Nhiều hội lớn có tiếng trong sử sách được tổ chức tại đây như hội "Thiên Phật bảy ngày, bảy đêm" (1325). Tương truyền viện có thể thu nhận tới ba nghìn người một lúc. Lại có am Bích Động để tọa thiền. Một phò mã họ Vũ đời Trần cúng 20 mẫu ruộng. Quan tư đồ Văn Huệ Vương Trần Quang Triều và công chúa Thượng Trân cúng 900 lượng vàng để đúc tượng Di-Lặc. Chùa sở hữu tới hơn nghìn mẫu ruộng, tá điền đến hàng nghìn người.

Năm 1319, Pháp Loa đã kêu gọi tăng nhân và phật tử chích máu in hơn 5.000 quyển kinh Đại Tạng cất giữ ở Quỳnh Lâm viện. Pháp Loa cũng đã cho san khắc nhiều bộ kinh luật tại chùa Vĩnh Nghiêm để phục vụ việc truyền giảng, lưu hành giáo lý. Sau này chính sách "hoại thư" của nhà Minh khiến các mộc bản bị tiêu hủy vào đầu thế kỷ XV. Các bản kinh ở chùa Vĩnh Nghiêm may mắn hơn còn lại đến ngày nay. Năm 1328, ông lại cho đúc một pho tượng Di Lặc. Sau đó ông tâu xin nhà vua cho được kéo tượng từ nền điện lên bảo tọa để dát vàng. Năm 1329, Pháp Loa cho đem theo một phần tro hài cốt của Trần Nhân Tông, vị tổ thứ nhất của thiền phái Trúc Lâm về đặt trong tháp đá ở Quỳnh Lâm.