Phật giáo vẫn đóng vai trò ảnh hưởng lớn hơn cả. Nhiều chùa được xây cất. Các vua Trần Thái Tông, Trần Nhân Tông đi tu; vua Trần Anh Tông sai sứ sang Trung Quốc thu thập bộ kinh Đại Tạng về lưu hành trong dân gian.

Nổi bật nhất trong các vua Trần theo Phật giáo là vua Trần Nhân Tông, người đã sáng lập ra dòng Thiền Trúc Lâm Yên Tử[2]. Trước Trần Nhân Tông, Hưng Nhượng vương Trần Quốc Tảng (con trai Hưng Đạo vương Trần Quốc Tuấn) cũng tu hành và trở thành Tuệ Trung thượng sĩ. Vua Trần Nhân Tông (cũng là con rể Hưng Đạo vương) đã chịu chân truyền của Tuệ Trung thượng sĩ[2]. Năm 1293, Trần Nhân Tông truyền ngôi cho thái tử Thuyên (Trần Anh Tông) lên làm thái thượng hoàng, lui về phủ Thiên Trường. Ít lâu sau ông xuất gia tu ở chùa làng Vũ Lam huyện Gia Khánh (Ninh Bình) rồi trở về Thiên Trường mở Vô Lượng pháp hội tại chùa Phổ Minh. Năm 1298 ông sáng lập ra dòng Thiền Trúc Lâm Yên Tử. Dòng Thiền này đã thống nhất các dòng Tì-ni-đa-lưu-chi, Vô Ngôn Thông, Thảo Đường cũ dưới quyền lãnh đạo của Phật hoàng Trần Nhân Tông[2].

Ngoài thượng hoàng Trần Nhân Tông, phái Trúc Lâm Yên Tử còn có 2 vị tổn nữa là Pháp Loa tôn sư và Huyền Quang tôn giả, trong đó thượng hoàng Nhân Tông được truyền tụng như Thích Ca tái thế, Pháp Loa được tôn như Ma Ha Ca Diếp và Huyền Quang được coi như A Nan[3]. Các chùa trực tiếp thuộc hệ thống Trúc Lâm là Vũ Lâm ở Ninh Bình, Phổ Minh ở Nam Định, Lâm Động và Báo Ân ở Bắc Ninh, Sùng Nghiêm ở Hà Nội; khu Yên Tử là quan trọng nhất, được coi là gốc tổ.

Do sự thịnh hành của Phật giáo, các thiền sư được sự tôn trọng của xã hội, không tham gia chính trị. Các chùa thường có ruộng công do làng xã cấp, ngoài ra còn có đất do những người mộ đạo cúng tiến. Do có hoa lợi từ ruộng đất, đời sống nhà chùa được đảm bảo. Tuy nhiên, các nhà tu hành vẫn sống khổ hạnh, nhiều người vẫn tham gia lao động sản xuất, theo thuyết hữu tác hữu thực (có làm có ăn) trong khi vẫn cúng lễ, giảng kinh[4].

Tuy Phật giáo thịnh hành và được các vua quan tin theo nhưng vì công cuộc xây dựng nhà nước theo mô hình Hán Đường của Trung Quốc, việc tiếp xúc thường xuyên với văn minh Trung Hoa và việc chống ngoại xâm đã không cho phép Phật giáo phát triển thành quốc giáo. Các vua quan sau thời Trần Nhân Tông đã xa rời dần Phật giáo[5].

Sang thế kỷ 14, sau thời kỳ hưng thịnh của dòng Thiền Trúc Lâm Yên Tử (1298-1344), Phật giáo có dấu hiệu suy thoái. Các vị tổ qua đời và không có các môn đệ xuất sắc kế tục[6]. Các Nho sĩ chịu ảnh hưởng của Tống nho, cùng thời ở triều đình nhà Nguyên bên Trung Quốc đã diễn ra sự kỳ thị Phật giáo khiến Phật giáo ngày càng ít ảnh hưởng với các vua. Tại Đại Việt xảy ra điều tương tự khiến vai trò ảnh hưởng của Phật giáo giảm đi[6]. Các sách kinh thường được tụng niệm theo nguyên văn chữ Hán và ít được giảng dạy trong dân chúng[1]. Sự thờ phụng chỉ có hình thức, ít người hiểu được giáo lý trong xã hội; nhiều người đi tu không phải vì mộ đạo mà chỉ để trốn binh dịch. Do đó Trương Hán Siêu trong bài ký tế tháp Linh Tế núi Dục Thúy (Ninh Bình) đã tỏ ý bất bình vì lắm kẻ "trốn việc quan đi ở chùa" và phê phán một số vị sư sa đọa[7].

Năm 1396, đời vua Trần Thuận Tông, thái sư Tuyên Trung Vệ quốc đại vương Lê Quý Ly ra lệnh sa thải bớt tăng đồ, ai chưa tới 50 tuổi mà học vấn ít đều phải hoàn tục để tòng quân[8].