据寺碑记载，卧龙寺创建于汉灵帝时期（168－189）。隋代称“福应禅院”。唐时因吴道子画有观音像石刻于寺，曾一度易名为“观音寺”。宋初，禅师惟果住寺，世号“卧龙禅人”，宋太宗时（977－997）便更名为“卧龙寺”。明正德十六年（1521）曾大规模重修。清光绪二十七年（1901），慈禧太后在西安避难时，曾施钱维修，并在山门前建石牌坊一座。当时蒙藏地区进贡的经像等法物，均送卧龙寺供奉，一时所供经像居西安诸寺之首。民国年间，西安战事频繁，卧龙寺遭到毁坏。1931年，朱子桥居士曾筹款修整殿宇，并在寺内创立佛学图书馆。

    新中国成立后，1951年人民政府拨款整修。十年浩劫中，经像被毁。1983年被定为汉族地区全国重点寺院。其后，重修殿宇，安奉佛像，宗教活动得到恢复。