1350(観応元)年に書写された『浄瑠璃寺流記事』によれば、1047(永承2)年、義明上人により本堂が建立され、檀那は阿知山大夫重頼であったとされる。義明は当麻の出身、阿知山大夫重頼は当地方の豪族であったとみられる。
　1107(嘉承2)年、本尊の薬師如来を新本堂｢西堂｣(位置不明)に移したとの記録がある。現･三重塔本尊の薬師如来坐像が当初の本尊であった可能性も指摘されている。また、1157(保元2)年には西堂を池の西岸(現存の本堂の位置)に移築し、九体の阿弥陀仏が安置された。
　その後、建造物が増え、1146(久安2)年に食堂と釜屋を建設、1150(久安6)年に摂政･藤原忠通の子の覚継(のちの恵心)が寺を整備する際に池を築造、1159(平治元)年には十万堂を棟上げした。現存する三重塔は1178(治承2)年に京都の一条大宮から移築され、同年鐘楼を造立。1203(建仁3)年には楼門，経蔵，閼伽井を上棟している。
　1349(正平4年/貞和5)年頃には、後村上天皇の護持僧(祈祷で天皇を守護する僧)を務めていた南朝高僧の文観房弘真が拠点としていた。文観は舎利宝珠などの霊宝を浄瑠璃寺に寄進している。
　中世から近世にかけて浄瑠璃寺は興福寺一乗院の末寺であったが、明治初期の廃仏毀釈の混乱期に真言律宗に転じ、奈良･西大寺の末寺となった。
　伽藍は中島に弁才天を祀る苑池を中心に、陽が昇る東方の浄瑠璃浄土に薬師如来(三重塔)、陽が沈む西方の極楽浄土に阿弥陀如来(本堂)を配する。薬師如来は東方浄瑠璃世界に住み、現世の苦しみを除く仏であり、阿弥陀如来は西方極楽浄土の教主である。三重塔のある東岸は｢此岸(現世)｣、池をはさんだ西岸は｢彼岸｣を意味する。
　本堂は寄棟造,本瓦葺きで桁行11間,梁間4間、天井も天井板を張らずに垂木などの構造材を見せる化粧屋根裏である。また、三重塔は一条大宮から移築後、初層内部に仏壇を置きその上に薬師如来像が安置された。初層内部の壁面には十六羅漢像などの壁画が描かれている。