Chùa Vạn Niên được khởi dựng năm Thuận Thiên thứ ba (1011), sau khi Vua Lý Thái Tổ rời đô từ Hoa Lư (Ninh Bình) ra Thăng Long (Hà Nội ngày nay). Trải qua hơn 1.000 năm lịch sử với bao thăng trầm và biến cố, chùa Vạn Niên hiện nay mang đậm phong cách kiến trúc thời Nguyễn với kết cấu hình chữ Đinh, gồm các hạng mục chính: tam quan, tiền đường, chính điện, nhà Mẫu, nhà Tổ... Trong đó, nhà Mẫu thờ bà chúa Liễu Hạnh, một trong tứ bất tử của tín ngưỡng dân gian Việt Nam.

Chính điện chùa đặt nhiều tượng Phật, nổi bật là bức tượng Phật Thích Ca Mâu Ni bằng ngọc Myanmar quý hiếm, cao 1,3m, nặng 600kg. Trên nóc chùa có 3 chữ triện đắp nổi “Vạn Niên tự” với ý nghĩa trường tồn cùng thời gian.

Chùa Vạn Niên hiện còn lưu giữ nhiều hiện vật có giá trị lịch sử và nghệ thuật như 11 đạo sắc phong thời Lê và Tây Sơn; hai quả chuông đồng thời Nguyễn và nhiều đồ thờ khác. Đáng chú ý là trên quả chuông đồng “Vạn Niên tự chung” được đúc dưới thời Vua Gia Long (1802 - 1820) có bài kí miêu tả chùa Vạn Niên là một danh lam cổ tự có quy mô bề thế ở phía tây kinh thành Thăng Long xưa.

Năm 1996, chùa Vạn Niên đã được Bộ Văn hóa - Thông tin (nay là Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch) xếp hạng Di tích kiến trúc nghệ thuật cấp quốc gia.