Chùa Vĩnh Tràng xưa vốn là chỉ là cái am nhỏ, mái lá vách đất, do tri huyện Bùi Công Đạt phát nguyện xây cất vào đầu thế kỷ 19 để di dưỡng tinh thần sau khi về hưu. Khi ông mãn phần, hòa thượng Huệ Đăng vận động tín đồ xây dựng thành ngôi đại tự, theo lối kiến trúc của chùa Giác Lâm ở Gia Định, nhưng to lớn hơn với 178 cây cột, 2 sân thiên tỉnh, 5 lớp nhà và hoàn thành vào năm 1849 với tên Vĩnh Trường, xuất phát từ hai câu đối: “Vĩnh cửu đối sơn hà / Trường tồn tề thiên địa”. Người dân vùng lân cận đến nay vẫn quen gọi là chùa Vĩnh Tràng. Năm 1907, Hòa thượng Trà Chánh Hậu cho sửa chữa phần chánh điện, pha trộn cả nét kiến trúc Á - Âu. Năm 1930, Hòa thượng Minh Đằng cho trùng tu toàn diện để chùa có diện mạo như ngày hôm nay.
Chùa được xây dựng theo dạng chữ “Quốc” của Hán tự, như các chùa Hoa nhưng chùa Vĩnh Tràng có những hoa văn theo kiểu thời Phục Hưng, vòm cửa theo kiểu La Mã, bông sắt theo phong cách Pháp, nền lót gạch men Nhật Bản. Riêng chữ Hán được viết theo kiểu chữ triện cổ kính, còn chữ quốc ngữ viết theo lối chữ Gô-tích. Nhìn tổng quan bên ngoài, kiến trúc chùa là sự giao thoa giữa Á và Âu một cách lạ mắt nhưng hài hòa. Tuy nhiên, kiến trúc bên trong chùa vẫn mang đậm lối kiến trúc điêu khắc truyền thống Việt Nam.