Chùa Một Cột được vua Lý Thái Tông cho khởi công xây dựng vào mùa đông tháng mười (âm lịch) năm Kỷ Sửu 1049, niên hiệu Sùng Hưng Đại Bảo thứ nhất

Nhưng theo cuốn Hà Nội-di tích lịch sử và danh thắng, nhóm các nhà sử học Đinh Xuân Lâm, Doãn Đoan Trinh, Dương Trung Quốc, Nguyễn Quang Ân, Nguyễn Thanh Mai, Đàm Tái Hưng tiến hành nghiên cứu văn bia dựng tại chùa năm Cảnh Trị thứ 3 (1665) đời vua Lê Huyền Tông do Tỳ khưu Lê Tất Đạt khắc ghi, thì thấy rằng: tại vị trí chùa Một Cột ngày nay, vào thời nhà Đường (năm Hàm Thống thứ nhất) một cột đá trên có ngôi lầu ngọc (với tượng Phật Quan Âm ở trong) đã được dựng giữa một hồ nước vuông. Vua Lý Thái Tông thường đến cầu nguyện, khi được hoàng tử nối dõi liền tu sửa lại thành chùa, xây thêm một ngôi chùa bên cạnh chùa Một Cột (cách 10 m về phía Tây Nam) và đặt tên cả quần thể chùa này là Diên Hựu tự (với nghĩa là "phúc lành dài lâu" hay "phước bền dài lâu").

Năm 1954, quân đội Viễn chinh Pháp trước khi rút khỏi Hà Nội đã cho đặt mìn để phá chùa Một Cột. Báo Tia Sáng ngày 10 tháng 9 năm 1954 đưa tin "..., chùa Một Cột di tích liệt hạng của Hà Thành đã sụp đổ sau một tiếng nổ long trời lở đất..."

Sau khi tiếp quản thủ đô, Bộ Văn hóa Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đã tiến hành trùng tu lớn chùa Một Cột (chùa Diên Hựu), xây dựng lại chùa Một Cột theo kiến trúc cũ. Chùa Một cột chúng ta thấy hiện nay được sửa chữa lại năm 1955 do Kiến trúc sư Nguyễn Bá Lăng đảm nhiệm.

Chùa Một Cột chỉ có một gian nằm trên một cột đá ở giữa hồ Linh Chiểu nhỏ có trồng hoa sen. Truyền thuyết kể lại rằng, chùa được xây dựng theo giấc mơ của vua Lý Thái Tông (1028-1054) và theo gợi ý thiết kế của nhà sư Thiền Tuệ. Vào năm 1049, vua đã mơ thấy được Phật bà Quan Âm ngồi trên tòa sen dắt vua lên tòa. Khi tỉnh dậy, nhà vua kể chuyện đó lại với bày tôi và được nhà sư Thiền Tuệ khuyên dựng chùa, dựng cột đá như trong chiêm bao, làm tòa sen của Phật bà Quan Âm đặt trên cột như đã thấy trong mộng và cho các nhà sư đi vòng quanh tụng kinh cầu kéo dài sự phù hộ, vì thế chùa mang tên Diên Hựu.

Hằng năm cứ đến ngày 8 tháng 4 âm lịch, vua lại tới chùa làm lễ tắm Phật. Các nhà sư và nhân dân khắp Kinh thành Thăng Long cùng dự lễ. Sau lễ tắm Phật là lễ phóng sinh, vua đứng trên một đài cao trước chùa thả một con chim bay đi, rồi nhân dân cùng tung chim bay theo trong tiếng reo vui của một ngày hội lớn.

Đến năm 1105, vua Lý Nhân Tông cho sửa ngôi chùa và cho dựng trước sân hai tháp lợp sứ trắng. Năm 1108, Nguyên phi Ỷ Lan sai bày tôi đúc một cái chuông rất to, nặng đến một vạn hai nghìn cân, đặt tên là "Giác thế chung" (chuông thức tỉnh người đời). Đây được xem là một trong Tứ đại khí - bốn công trình lớn của Việt Nam thời đó - là: tháp Báo Thiên, chuông Quy Điền, vạc Phổ Minh và tượng Quỳnh Lâm. "Giác thế chung" đúc xong nặng quá không treo lên được, để dưới mặt đất thì đánh không kêu. Người ta đành bỏ chuông xuống một thửa ruộng sâu bên chùa Nhất Trụ, ruộng này có nhiều rùa đến ở do đó có tên là Quy Điền chuông (chuông ruộng rùa). Đến thế kỷ 15, giặc Minh xâm lược, chiếm thành Đông Quan (Hà Nội). Năm 1426 Lê Lợi đem nghĩa quân Lam Sơn ra đánh, vây thành rất gấp. Quân Minh thiếu thốn vũ khí đạn dược, tướng Minh là Vương Thông bèn sai người đem phá chuông Quy Điền lấy đồng. Quân Minh thua trận, nhưng chuông Quy Điền thì không còn nữa.

Văn bia tháp Sùng thiện diên linh (chùa Đọi, Hà Nam), năm 1121 viết: "Do lòng sùng kính đức Phật và dốc lòng mộ đạo nhân quả (đạo Phật) nên hướng về vườn Tây Cấm nổi danh (ngôi vườn ở phía tây cấm thành Thăng Long đời Lý) mà xây ngôi chùa sáng Diên Hựu theo dấu vết chế độ cũ, cùng với ý mưu mới của nhà vua (ý nói: theo dấu vết lề lối xây dựng chùa đời Lý Thánh Tông, có thêm ý mới của Lý Nhân Tông mà chữa lại chùa đẹp hơn trước)".

Đến thời nhà Trần, chùa đã không phải là ngôi chùa nhà Lý nữa vì sách cũ đã ghi: Năm 1249, "...mùa xuân, tháng giêng, sửa lại chùa Diên Hựu, xuống chiếu vẫn làm ở nền cũ...".

Chùa Một Cột được trùng tu vào khoảng những năm 1840-1850 và vào năm 1922. Đài Liên Hoa chúng ta thấy hiện nay được sửa chữa lại năm 1955 do Kiến trúc sư Nguyễn Bá Lăng đảm nhiệm, sau khi bị đặt mìn giật sập bởi toán lính công giáo của linh mục Lê Hữu Từ và Hoàng Quỳnh vào ngày 10 tháng 9 năm 1954.

Theo tài liệu lịch sử, lối kiến trúc một cột có từ trước đời nhà Lý. Ở Hoa Lư, Ninh Bình trong ngôi chùa Nhất Trụ mà con gái vua Đinh Tiên Hoàng tu hành, có một cây cột đá cao, tám cạnh, khắc bài kinh Lăng Nghiêm, đề niên hiệu thời Lê Hoàn (981–1005). Phía trên cột là tòa sen chạm. Năm Long Thụy Thái Bình thứ năm đời Lý Thánh Tông (1058) có xây điện Linh Quang ở Thăng Long, phía trước điện dựng lầu chuông, một cột tám cạnh hình bông sen. Như vậy, trước khi xây chùa Một Cột, lối kiến trúc đó đã là một thực tế nghệ thuật cổ truyền.

Ngôi chùa có kết cấu bằng gỗ, trong chùa đặt tượng Phật bà Quan Âm để thờ. Năm 1105, vua Lý Nhân Tông cho mở rộng kiến trúc khu chùa có thêm hồ Linh Chiểu. Về sau, quy mô chùa Một Cột chỉ còn lại ngôi chùa nhỏ trên cột đá như hình ảnh hiện nay. Thực dân Pháp trước khi rút khỏi Hà Nội đã cho nổ mìn phá chùa. Tuy nhiên, chùa đã được trùng tu cơ bản như trước. Chùa Một Cột hiện nay bao gồm đài Liên Hoa hình vuông, chiều dài mỗi cạnh 3 m, mái cong, dựng trên cột cao 4 m (không kể phần chìm dưới đất), đường kính 1,2 m có cột đá là 2 khúc chồng lên nhau thành một khối. Tầng trên của cột là hệ thống những đòn gỗ làm giá đỡ cho ngôi đài ở trên. Đài Liên Hoa có mái ngói, bốn góc uốn cong, trên có Lưỡng long chầu nguyệt. Trong quan niệm người Việt, rồng luôn là con vật linh thiêng, biểu tượng cho quyền uy, sức mạnh.

Và hình ảnh "Lưỡng long chầu nguyệt" trên các mái đình đền, chùa chiền không chỉ biểu tượng cho sức mạnh thần thánh mà còn ẩn trong đó những giá trị nhân văn, phản chiếu trí tuệ, ước vọng của con người và nền văn minh cổ xưa. Ngày nay không có những cánh sen trên cột đá như đã nói đến trong bia văn thời nhà Lý, nhưng ngôi chùa dựng trên cột vươn lên khỏi mặt nước vẫn là kiến trúc độc đáo, gợi hình tượng một bông sen vươn thẳng lên khỏi ao. Ao được bao bọc bởi hàng lan can làm bằng những viên gạch sành tráng men xanh. Kiến trúc chùa xây dựng gần với kiến trúc nhà Hậu Lê.

Trong vườn chùa hiện có một cây bồ đề xum xuê từ đất Phật, do Tổng thống Ấn Độ Rajendra Prasad tặng nhân dịp Chủ tịch Hồ Chí Minh qua thăm Ấn Độ năm 1958.

Ngày nay, chùa Một Cột là một trong những điểm tham quan du lịch được rất nhiều du khách ghé thăm khi đặt chân đến Hà Nội.

Chùa Một Cột đã được chọn làm một trong những biểu tượng của thủ đô Hà Nội, ngoài ra biểu tượng chùa Một Cột còn được thấy ở mặt sau đồng tiền kim loại 5000 đồng của Việt Nam. Tại quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh cũng có một phiên bản chùa Một Cột. Ngoài ra, tại thủ đô Moskva của Nga cũng có một phiên bản chùa Một Cột được xây lắp tại Tổ hợp Trung tâm Văn hóa - Thương mại và Khách sạn "Hà Nội - Matxcova".Chùa còn là biểu tượng cao quý thoát tục của con người Việt Nam.