Chùa Tôn Thạnh do thiền sư Viên Ngộ xây dựng vào năm Gia Long thứ 7 (1808) với tên chùa Lan Nhã (đến năm 1841 đổi tên thành chùa Tôn Thạnh). Thiền sư Viên Ngộ húy Tánh Thành thuộc Thiền phái Lâm Tế chi phái Liễu Quán đời thứ 39, từ nhỏ đã một lòng thành tâm hướng Phật với mong muốn cứu khổ cứu nạn chúng sinh. Năm 1846, sau khi nhịn uống nước suốt 49 ngày, ngài đã viên tịch tại chùa. Hiện nay, trong khuôn viên chùa về phía tây còn có bảo tháp thờ Viên Ngộ đại sư.

Theo sách Đại Nam Nhất Thống Chí thì Tôn Thạnh là ngôi chùa “rường cột tráng lệ, vàng son huy hoàng”, nổi tiếng nhất đất Gia Định khi xưa. Trải qua bao thăng trầm lịch sử, hiện chùa đã được chỉnh trang, tôn tạo với quần thể kiến trúc bao gồm tiền điện, chánh điện, nhà giảng đạo, đông lang, tây lang có lợp ngói âm dương rất bề thế. Chùa Tôn Thạnh vẫn giữ được nét cổ xưa qua hệ thống cột kiểu tứ tượng ở chánh điện, các hoành phi câu đối chữ Hán sơn son thếp vàng và nhiều pho tượng Phật cổ quý hiếm có từ những năm đầu thế kỷ 19. Ðặc biệt là pho tượng Bồ Tát Ðịa Tạng bằng đồng được đúc tại chùa. Tương truyền, khi hoàn thành chùa Tôn Thạnh, đại sư Viên Ngộ đã cho đúc tượng Địa Tạng Bồ Tát bằng đồng để thờ. Sau nhiều lần đúc mà tượng vẫn bị khiếm khuyết, đại sư liền cắt ngón tay út của mình cho vào nồi đồng đang nóng chảy để tượng được viên mãn. Tượng Bồ Tát Địa Tạng cao 110cm, ngồi trên mình con thanh sư, tay phải ở tư thế kết ấn, tay trái đặt ngửa ngang ngực, lòng bàn tay chứa hạt minh châu.

Điện Phật chùa được bài trí tôn nghiêm. Bàn thờ giữa tôn trí tượng đức Bổn sư Thích Ca, tượng Di Dà Tam Tôn (đức Phật A Di Đà, Bồ tát Quan Thế Âm, Bồ Tát Đại Thế Chí), tượng Đản Sanh, tượng Di Lặc, tượng Hộ Pháp. Các bàn hai bên thờ tượng Bồ Tát Địa Tạng, Thập bát La Hán…

Ở nhà Tổ của chùa có đặt thờ bài vị các vị Tổ dòng thiền Liễu Quán: Tổ Thiệt Diệu – Liễu Quán (đời thứ 35), Tổ Tế Nhơn – Hữu Bùi (đời thứ 36), Tổ Đại Bửu – Ngọc Sâm (đời thứ 37), Tổ Đạo Tứ – Quảng Thanh (đời thứ 38) và Tổ Tánh Thành – Viên Ngộ (đời thứ 39).

Đặc biệt, chùa Tôn Thạnh chính là nơi cụ Nguyễn Đình Chiểu từng sống, viết văn, dạy học, bốc thuốc cứu người và hoạt động cách mạng (từ năm 1859 đến 1861). Cũng tại đây, ông đã viết bài Văn tế nghĩa sĩ Cần Giuộc hào hùng và hoàn thành nốt những chương đoạn cuối cùng của truyện thơ nổi tiếng Lục Vân Tiên. Hiện, bên phải chùa Tôn Thạnh còn lưu giữ hai tấm bia kỷ niệm được xây dựng vào năm 1973 và 1997 để lưu lại dấu tích của nhà thơ Nguyễn Đình Chiểu.

Ngày 27/11/1997, chùa Tôn Thạnh đã được Bộ Văn hóa – Thông tin (nay là Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch) xếp hạng di tích văn hóa lịch sử cấp Quốc gia.