广化寺创建于南朝陈永定二年（558年），原为当地名士郑露三兄弟（世称“南湖三先生”）讲学之所，后献其所于金仙禅师（即开山相师），取名金仙院。隋开皇九年（589年），经来自浙江天台山的无际禅师募资拓建后，改名金仙寺。

唐景云二年（711年），寺院住持志彦被睿宗李旦召请进宫讲解《四分律》，大受赞赏，赐号“聪明样师”。志彦禅师遂将隋时天台宗无际禅师持诵《妙法莲华经》的感应寺涌出一般清泉的灵异之事上奏，李旦大悦，赐号为“灵岩寺”，并命书法家柳公权书匾，悬挂于寺门之上，至此，灵岩寺名扬天下，被称为闽中一大丛林。会昌五年（845年），唐武宗诏毁天下佛寺，勒令僧尼还俗，寺僧灵敞、无了匿于民间。宣宗李忱继位，兴教复寺，禅宗南岳系无了禅师复出主持
寺院修建。咸通六年（865年）寺为飓风所毁，住持涅槃募缘修复并创建山门。天祐二年（905年）节度使王审知令人写经5000卷付寺入藏，并命监察御史、名士黄滔撰《莆山灵岩寺碑铭》以纪其盛。

宋代，凤凰山佛教寺院盛极一时，在当地官员的护持下，共兴建了2寺、10院、120庵，住众僧尼千余人。宋太平兴国元年（976年），宋太宗赐额广化寺，并修缮殿字，使之“檐橙相摩，轩宇层出”。979年宋朝廷在莆田设置地方政府“兴化军”，故民间有“未出兴化，先有广化”之说。云门宗其辩禅师曾来寺驻锡。元至正年间（1341-1368年），寺遭火灾被毁。明洪武、永乐年间（1368-1424年），僧慧广、源彻相继营建，使其逐渐恢复当年盛况。后又历经多次重建重修。清宣统二年（1910年），广化寺本如法师奉御颁《龙藏》7000余卷归山，随后其往南洋怡保募造藏经楼，于法堂之上加层增建，至1923年落成。1926年藏经阁落成。1933年修观音阁。

新中国成立后，广化寺受到政府的重视与保护。1949年底住寺僧人约60人，土改中分到田地与山场。寺僧还管理龙眼、荔枝等果树300多株，种植香蕉500多株，加上山林6.7万平方米，经济收入十分可观。1956年在海外侨僧及华侨的资助下，重塑天王殿内弥勒菩萨和四大天王像。直至1965年，仍有57名僧人住寺，且一直保持农禅生活。

1966年一场空前的浩劫，使广化寺再罹厄运。随着宗教信仰自由政策的重新落实，1979年12月12日，印尼万隆协天宫住持圆禅法师回国，他向政府表达了海外侨胞要求修复千年古刹的愿望。政府有关部门作了大量工作，寺内驻军于一星期内撤离，不久县塑料厂搬迁。1980年2月6日中共福建省委批准莆田广化寺对外开放。同年3月26日，成立莆田县广化寺修建委员会，由圆拙老法师住持。经过几年的努力，寺宇焕然一新。圆拙老法师在重修寺院的同时，更注重僧伽戒律的行持及丛林制度的完善，将广化寺改制为十方丛林。为了佛法的普及与弘扬，老法师还率先创办了名闻遐迩的广化寺佛经流通处。

1983年，寺院被列为全国汉族地区佛教重点寺院。是年，福建佛学院男众部设于广化寺。1984年12月7日，广化寺举行重建落成暨佛像开光法会。1986年，寺院推举毅然法师为改革开放以来第一任方丈。1989年，年仅24岁的学诚法师当选为住持，时为全国重点寺院中最年轻的方丈。在他的率领下，一大批道心坚固、信仰纯正、德行高洁的法门龙象脱颖而出，整肃的道风更使寺名远播。1990年，广化寺被中国佛教协会列为全国三大模范丛林之一。

1996年，广化寺与中国佛教协会成功举行了108天的规范传戒法会，这是建国以来为期最长、受戒人员素质最高的一次传戒法会。值得一提的是，时任中国佛教协会会长赵朴初曾先后于1981年、1990年两次莅寺视察，留下意味深长的诗篇，并亲笔题写的“庄严国土，利乐有情”镌刻在寺之照壁上。