Theo sử sách kể lại, trước đó, chùa được gọi là “Liên Hoa”, “Liên Tông”, sau năm 1840 được đổi tên là “Liên Phái”. Sở dĩ chùa có tên là “Liên Phái” là vì, trước đây chùa có tên là chùa Liên Hoa, dựng lên sau khi ông hoàng Trịnh Thập (Trịnh Hợp,1696-1733) con Tấn Quang Vương Trịnh Bính, là cháu nội Chúa Trịnh Căn và là Phò mã vua Lê Huy Tông (Trịnh Thập lấy người công chúa thứ 4) sau khi đào đất ở gò cao sau phủ (tại đất Hồng Mai, sau đổi thành Bạch Mai ngày nay) thì phát hiện một ngó sen. Trịnh Thập cho rằng đây là dấu hiệu của Phật và tin rằng mình có duyên với đạo. Vì vậy, ông quyết định chuyển phủ của mình thành chùa Liên Hoa, đồng thời theo đạo Phật, trở thành Lân Giác Thượng Sĩ trụ trì trong chính ngôi chùa này. Theo tấm bia đá khắc năm Tự Đức thứ 10 (1857) hiện còn ở chùa, chùa được xây dựng vào năm Bảo Thái thứ 7 (tức 1726). Năm 1733, Trịnh Thập (lúc đó mới 37 tuổi) mất và được chôn cất trong Tháp Cứu Sinh xây ở chính nơi tìm thấy ngó sen. Sau đó, chùa được đổi tên thành chùa Liên Tông. Đến năm 1840, chùa được đổi tên thành Liên Phái như hiện nay vì kiêng huý vua Thiệu Trị.

Theo tấm bia Gia phả bi ký dựng năm Bảo Thái thứ 3 (1722) hiện đang còn được lưu giữ trong chùa ghi lại: “…Phúc Điền Hòa Thượng cùng mọi người đều đồng lòng giúp đỡ, nhờ đó Tam bảo được khôi phục  sửa sang. Trải qua 6 năm, công việc hoàn thành, tượng Phật trang nghiêm, kinh kệ đầy đủ, các tòa tiền đường, thượng điện, tổ viện, tăng phòng đều rực rỡ, laị treo chuông mới…”. Đến thời Nguyễn, chùa lại được sửa sang và tu bổ thêm một số hạng mục: mở rộng tòa tiền đường, thượng điện, tăng đường, tổ viện, tả hữu hành lang,… mấy năm sau gác chuông lại được xây mới có tường bao quanh. Quy mô của lần trùng tu này  hầu như được giữ nguyên cho đến ngày nay 9 trừ gác chuông đã mất đi)

Chùa được xây dựng trên khu đất rộng, các kiến trúc được bố trí xây dựng trên mặt bằng vuông, theo hình chữ “Đinh”. Phía trước là nếp nhà ngang, song song với nhà tiền đường bằng hệ thống vì “vỏ cua”. Loại kết cấu này thường xuất hiện trong kiến trúc truyền thống ở các tỉnh phía Nam và một số kiến trúc muộn ở phía Bắc. Tòa tiền đường có 5 gian, bộ khung bằng gỗ với 6 bộ vì dỡ mái được là theo kiểu “chồng rường” và kiểu “quá giang cột trốn”. Trên các kiến trúc gỗ, đầu các thanh rường, quá giang có các hoa văn thực vật chạm nổi, tạo cảm giác thanh thoát, nhẹ nhàng nơi cửa Phật.

Nối giữ Thượng điện với tiền đường là một nếp nhà dọc 3 gian, các bộ vì ở đây cũng có kết cấu tương tự như ở tiền đường, cột cái được đặt lên trên tảng đá hình trụ tròn

Nhưng điểm nổi bật trên kiến trúc ở chùa là hệ thống cửa vòng sơn son thếp vàng lộng lẫy. Cửa võng được bài trí suốt từ gian giữa tiền đường đến tận vì hậu của thượng điện, các kiến trúc này đều được làm công phu, tỉ mỉ với các kĩ thuật như chạm lộng, chạm thủng, các đề tài tứ linh tứ quí xen kẽ với hoa văn thực vật với tính nghệ thuật cao. Phía tây chùa là tòa tháp 11 tầng, tiếp đến là nhà bia hình chữ nhật. Qua tam bảo là sân gạch nhỏ, tiếp đến là nhà Tổ. Khu nhà Tổ gồm 11 gian mặt bằng, mái phân “thượng tư, hạ ngũ”, các bộ vì được làm theo 3 loại khác nhau. Bộ vì gian giữa được làm theo kiểu “thượng ván mê, hạ quá giang cột trốn”, các vì gian bên theo kiểu “thượng chồng rường, cột trốn quá giang” và loại vì “thượng rường hạ kẻ”. Trang trí trên kiến trúc chủ yếu là các đề tài tứ linh: long, ly, qui, phượng và tứ quý: tùng, trúc, cúc, mai.

Một trong những điểm đáng chú ý nhất của chùa Liên Phái là tòa tháp “Cửu phẩm” được đặt ở sân trước chùa. Đây là tòa tháp lớn với đường nét chạm trổ khá mạnh mẽ.

Theo sử sách cũ ghi lại, trước đây chùa Liên Phái có tất cả hơn 30 ngọn tháp nhưng đến nay còn có 7 ngọn xếp làm hai hàng phía sau và rải rác ngoài chùa 1 vài ngọn. Trong đó có ngọn tháp bằng đá xanh 5 tầng hình tứ giác được trang trí, chạm nổi khá đẹp, là ngọn tháp cổ nhất trong chùa. Đây là ngọn tháp của Tổ Cứu Sinh - người gây dựng nên chùa Liên Phái.

Chùa Liên Phái là chốn Tổ của phái Liên Tông - một trong những dòng thiền xuất hiện ở nước ta đầu thời Hậu Lê (thế kỉ XVII-XVIII). Đây là dòng phái từ phía Nam Trung Quốc truyền vào nước ta. Dòng phái này du nhập vào nước ta nhưng phát triển mạnh ở Nam Trung Bộ, nên chùa Liên Phái mang một giá trị đặc biệt trong việc dung hòa hai đạo Nho giáo và Phật giáo thời kỳ nhà Lê.

Ngoài giá trị nghệ thuật, giá trị lịch sử chùa Liên phái còn là nơi lưu giữ được nhiều di vật văn hóa phong phú và đa dạng, như: 22 tấm bia đá ghi việc hậu Phật, một pho tượng Phật bằng đá, 22 câu đối gỗ, 10 chiếc hương án sơn son thếp vàng lộng lẫy, 16 bức hoành phi, 4 bức tranh gỗ, 2 cuốn thư chạm lá,  tứ linh, cửa vòng,…và đặc biệt là pho tượng Nguyễn Đăng Giai - người xây dựng ngôi chùa Liên Trì - cạnh hồ Hoàn Kiếm (hiện nay dấu tích còn lại của ngôi chùa này là Tháp Hòa Phong), khi chùa Liên Trì bị phá hủy, tượng của Nguyễn Đăng Giai được đưa về đặt tại chùa Liên Phái để thờ.

Câu chuyện về  bùa diệt "trùng tang" ở chùa Liên Phái

Chùa Liên Phái không chỉ nổi bật với kiến trúc cổ đặc sắc mà còn là một ngôi chùa nổi tiếng ở Hà Nội về việc xem trùng tang và cho bùa trùng tang. Người sống ở đất Hà thành, không ai là không biết và thường hay đến chùa để nhờ xem việc người thân trong gia đình mất có trùng tang hay không và xin ngày giờ liệm, ngày giờ hạ huyệt.

Chuyện kể rằng, sinh thời, thấy chúng sinh quá lo sợ về sự “trùng tang”, Hòa thượng Trịnh Thập đã nghiên cứu, tu luyện, viết nên pho kinh “Thập nguyện cứu sinh” và bộ ván in khắc phù giải cổ để chuyên hóa giải việc trùng tang cho các vong linh chết trùng và giúp cho những vong hồn được siêu linh. 

Bên cạnh việc tập trung xây dựng chùa Liên Phái, thầy Như Trừng Lân Giác còn khởi công xây dựng chùa Hàm Long (Quế Võ, Bắc Ninh) trở thành đệ nhất những ngôi chùa giữ vong bị trùng tang.

Chùa Liên Phái là một trong những chứng tích của một dòng phái Phật giáo tồn tại ở nước ta vào thế kỷ XVII, XVIII, nơi đây lưu giữ nhiều tài liệu quý hiếm trong việc tìm hiểu lịch sử phát triển Phật giáo ở Việt Nam.

Ngày 28/4/1962, tại quyết định số 313/VH-VP của Bộ Văn hóa Thông tin (nay là Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch) công nhận chùa là di tích cấp quốc gia. Chùa là một điểm du lịch tâm linh đặc sắc thu hút được đông đảo các Phật tử và du khách tới viếng chùa và vãn cảnh nổi tiếng trên địa bàn quận Hai Bà Trưng.