公元七世紀，即唐代貞觀年間，臥佛寺始建，最初名為兜率寺。當時寺內就有檀木雕成的臥佛，但現在已不存。元、明、清各代均有修建，特別在元代用50萬斤銅築成了釋迦牟尼臥佛佛像，寺名也先後改為昭孝寺、洪慶寺、壽安山寺、永安寺、十方普覺寺等。因為寺內有一尊巨大的臥佛，因而俗稱「臥佛寺」，此寺名流傳最廣。

在臥佛寺寺前，有一條綠色的古柏長廊。其南端建有一座木構彩坊，北端築有一座琉璃彩坊，十分壯麗。

臥佛寺主要殿堂均排列在一條南北中軸線上，分為四進院落，層層遞進。中軸線兩側，則有配殿、廊廡和行宮別院等。

從山門進入，沿中軸線前行，進入的第一進院落就是山門殿。殿內塑有哼、哈二將神。哼、哈二將又稱金剛力士，是佛教守護寺門的神將。據民間傳說，他們一個鼻子裡能哼出白氣，一個口中可哈出黃氣，可以驅逐妖魔、殺殲鬼怪，所以俗稱哼、哈二將。

過了山門殿，映入眼簾的是天王殿。大殿正中供奉著彌勒佛坐像，其背後是韋馱立像。兩側是四大天王，亦稱四大金剛，他們是分守四方天門的天神。

天王殿後是三世佛殿。殿前簷掛有乾隆御書的「雙林邃境」的匾額。大殿正中供奉的是釋迦、燃燈、彌勒這三世佛，他們分管人們的前、今、後三世，兩側為十八羅漢。令人奇怪的是，東南角的一尊羅漢不是出家人打扮，而是披掛鎧甲，穿靴戴帽。據說這是清朝乾隆皇帝以自己的塑像佔居了一尊羅漢之位，以求修成正果，立地成佛。

在三世佛殿後就是臥佛寺的主殿：臥佛殿。在臥佛殿的左前方，保存有兩株古老的婆羅樹，據說是建寺之初由印度移來的。據《宸垣識略》記載：「婆羅，外國之交趾木也。葉似楠，皮如玉蘭，色蔥白。最潔，鳥不棲，蟲不生子。能下氣。花苞大如拳，葉似琵琶，凡二十餘葉，相沓捧苞，類桐花，一簇三十餘朵，經月方謝。」當其開花時，朵朵都像座潔白的小玉塔，倒懸於枝葉之間，非常好看。

臥佛殿大殿前簷的大匾上寫著「性月恆明」，殿內正面牆上的匾額上寫著「得大自在」。殿內釋迦牟尼的銅像身長5.3米，呈睡臥式，頭西面南，左手自然平放在腿上，右手曲肱托頭，體態安祥自如。在其周圍三面環立的是其弟子，即十二圓覺菩薩像。這個場景表現的是釋迦牟尼在婆羅樹下涅磐前，向十二名弟子囑托後事。據元史記載，這尊巨型佛像是「用工七千，冶銅五十萬斤」才鑄造成功，是北京現存最古老、最大、最精緻的銅臥佛。此外，巨佛前還放置著一個八卦香爐，兩個燭台和花瓶，合稱五供。另有輪、螺、傘、蓋、花、罐、魚、結八件佛家法寶，俗稱八寶，以象徵吉祥如意。

在中軸線外的東路，有霽月軒、清涼館、大禪堂、祖堂、齋堂等六個院落，原為僧人居住的地方。西路則是由三個院落組成的行宮院，環境幽雅，景色別緻，為皇帝禮佛時兼理政事時的下榻之處。

在臥佛寺旁邊還有白鹿仙人修行的場所「白鹿巖」，山巖上的「白鹿仙跡退谷幽棲」八個石刻篆字至今清晰可見。