Chùa được hình thành rất sớm, từ những ngày đầu tiên chúa Nguyễn Hoàng vào Nam lập nghiệp, với tên gọi ban đầu là am Tịnh Độ do Tổ sư Chí Khả làm ra, nhưng vào năm nào thì mãi đến nay vẫn chưa khảo cứu được. Nhưng có thể nói đây là một trong những ngôi tổ đình có mặt sớm nhất và có ảnh hưởng rất lớn đến Phật giáo và văn hóa của xứ Đàng Trong.
Theo năm tháng, am Tịnh Độ ngày mỗi tô đắp, xây dựng, chỉnh trang để ngày mỗi khang trang, hoàn thiện qua các đời trụ trì tiếp nối như Thiền sư Tuyết Phong và Thiền sư Bảo Châu. Đến năm 1739 tức là năm Vĩnh Hựu thứ 5 đời vua Lê Ý Tông, tức vào năm thứ 2, chúa Nguyễn Phúc Khoát khi ngự giá ra Quảng Trị có ghé vào thăm chùa và đảnh lễ Phật; cảm khái với quang cảnh Phật đường nên chúa đã thân hành ngự bút đề tặng 5 chữ "Sắc tứ Tịnh Quang tự". Từ đó am Tịnh Độ đổi thành chùa Sắc tứ Tịnh Quang và trở thành danh thắng. Đến năm Đồng Khánh thứ 2 (1890) lại được trùng tu và ông Trần Chính Tịnh pháp danh Thông Quảng được chọn làm Hội trưởng. Thành Thái năm thứ 6 (1886) cho cải tạo lại chùa, dựng thêm nhà Tăng khang trang, rực rỡ, rồi mời Tiến sĩ Hoàng Bính viết bia vào năm Thành Thái thứ 7 (1895)...
Ngày 15 tháng 11 năm 1991, Nhà nước đã chính thức xếp hạng chùa là di tích cấp quốc gia hạng A1 theo Quyết định số 2009/QĐ.
Trải qua bao năm tháng với biết bao biến cố thăng trầm của lịch sử, chùa Sắc tứ Tịnh Quang vẫn là một ngôi tổ đình danh tiếng của Phật giáo xứ Đàng Trong, được xem là một mạch nguồn sản sinh, nuôi dưỡng và đào tạo biết bao danh tăng thạc đức như Tổ sư Nhất Định, khai sơn chùa Từ Hiếu, Huế; Tổ sư Phước Huệ, khai sơn Tổ đình Hải Đức, Huế… mà gần đây nhất là những người con cao quý của Tổ, của quê hương Quảng Trị: Đức Đệ nhị Tăng thống, cố Trưởng lão HT.Thích Giác Nhiên (chùa Thiền Tôn), cố HT.Thích Giác Hạnh (chùa Vạn Phước, Huế); cố HT.Thích Đôn Hậu (chùa Linh Mụ); cố HT.Thích Trí Thủ (chùa Báo Quốc, Huế và Già Lam, TP. HCM)…
Từ năm 1970, chư tôn đức vốn xuất thân từ chốn Tổ đã trở về, cùng các bậc tôn túc tại địa phương thực hiện nguyện ước đại trùng tu chốn Tổ. Công việc đang tiến hành, thì đến năm 1972, chiến tranh đã diễn ra trên quê hương Quảng Trị, tổ đình chỉ còn lại đống gạch vụn, trơ trọi một bộ sườn bằng xi-măng cốt thép, cảnh tượng ấy tồn tại mãi cho đến những ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, ngôi tổ đình chỉ tạm bợ một gian nhà nhỏ để chư Tăng hôm sớm tụng kinh niệm Phật va đồng thời là nơi tiếp đón những người con của chốn Tổ trở về.
Đến ngày 18 tháng 2 năm Đinh Sửu 1997, toàn bộ chư tôn Hòa thượng, chư Thượng tọa, Đại đức Tăng Ni và đồng bào Phật tử đồng hương Quảng Trị trong và ngoài nước đã trở về chứng kiến buổi lễ đặt viên đá đại trùng tu. Công việc tiến hành đến ngày 18 tháng 2 năm Kỷ Mão (4-4-1999) thì tạm thời ổn định, Ban Tái thiết cho tổ chức lễ an vị tượng và giỗ Tổ khai sơn trọng thể. Đến ngày 18 tháng 2 năm Tân Tỵ (12-3-2001), công việc trùng tu được hoàn tất với chi phí xây dựng lên đến 2 tỷ đồng. Lễ khánh thành được đặt dưới sự chứng minh của chư tôn Hòa thượng Thích Thiện Siêu; Thích Khả Tấn; các ban ngành chính quyền tỉnh và đông đảo Tăng Ni Phật tử đồng hương Quảng Trị.
Hiện nay, chùa do Thượng tọa Thích Phước Châu là giám tự, hàng tháng tại đây đều có tổ chức các khóa tu Bát quan trai cho đông đảo bà con Phật tử đến tu hành và tham vấn giáo lý. Chùa còn có một lễ hội giỗ Tổ hàng năm vào ngày 18 tháng 2 âm lịch với sự phối hợp tổ chức của BTS Tỉnh hội và Ban Tái thiết (đại diện Hội Tăng Ni Phật tử đồng hương chịu phần tài khoản). Lễ hội giỗ Tổ được tổ chức rất quy mô, đạt tầm mức một lễ hội lớn tại khu vực, quy tụ hàng ngàn Tăng Ni và tín đồ Phật tử đồng hương khắp mọi miền đất nước trở về cùng với Tăng Ni và hàng ngàn quần chúng Phật tử tại địa phương.
Bài, ảnh Trí Năng