Chùa tọa lạc ở số 1 phố Chùa Một Cột, phường Đội Cấn, quận Ba Đình, thành phố Hà Nội. Chùa được vua Lí Thái Tông (1028-1054) cho xây dựng vào năm 1049, do tích nhà vua chiêm bao thấy Bồ tát Quan Thế Âm ngồi trên tòa sen, dắt vua lên tòa. Nhà sư Thiền Tuệ khuyên vua xây chùa, dựng cột đá giữa ao, đặt tòa sen của Phật trên cột như đã thấy trong chiêm bao.
Theo văn bia dựng năm Cảnh Trị thứ 3 (1665) đời vua Lê Huyền Tông do nhà sư Tất Đạt ghi, vào đầu năm niên hiệu Hàm Thông đời Đường có dựng một cột đá ở giữa hồ. Trên cột xây một tòa lâu ngọc, trong đó đặt tượng Quan Âm để thờ cúng. Khi triều Lí xây dựng kinh độ ở đây, do vua Lí chưa có con, đến đây cầu nguyện thấy linh ứng, vua sửa thêm ngôi chùa Diên Hựu ở bên phải chùa Một Cột để mở rộng việc thờ cúng, làm sáng rõ sự tôn sùng. Ngôi chùa được xây lại vào thời Trần (năm 1249) và đã trùng tu nhiều lần. Năm 1923, chùa được Trường Viễn Đông Bác Cổ xây cất lại và xây bao lan bọc quanh bốn phía hồ. Chùa hiện nay gồm một ngôi chùa nhỏ tên gọi là chùa Diên Hựu và đài Liên Hoa (thường được gọi là chùa Một Cột) được xây dựng vào năm 1955.
Đài Liên Hoa có kết cấu hình vuông, mỗi mặt rộng 4,2m, mái cong, được đặt trên một cột trụ đường kính 1,2m. Phần trên của cột là hệ thống những đòn gỗ làm giá đỡ cho ngôi chùa ở trên, chiều cao từ sàn đến diềm mái là 2,2m. Phía dưới đặt giữa một hồ vuông thả sen. Trên nóc mái, trang trí đôi rồng ngoảnh cổ lại chầu mặt nguyệt.
Chùa Diên Hựu nằm ở phía Tây Nam chùa Một Cột, cách chùa Một Cột khoảng 10m. Chùa gồm: Tam quan hai tầng kiêm gác chuông, tiền đường, điện Phật, nhà Tổ và vườn Tháp. Chùa lưu giữ hệ thống tượng thờ khá đầy đủ, mang phong cách tạc tượng thế kỉ XI cùng với nhiều di vật khác như: bia đá, chuông đồng, hoành phi, câu đối...
Gắn liền với lịch sử thủ đô, chùa Một Cột là biểu tượng của Hà Nội ngàn năm văn vật. Chùa đã được Bộ Văn hóa - Thông tin công nhận là Di tích lịch sử - văn hóa quốc gia.