广州大佛古寺始建于南汉(公元917-971)名新藏寺，为南汉王刘上应天上二十八宿而建。明代扩建为龙藏寺。后殿宇垂危，改为巡按公署。清顺治元年（1649）公署毁于火。平南王尚可喜为便于向天子“祝嫠祜国”，考访龙藏寺故址，于康熙二年春，自捐王俸，重建广州大佛古寺殿宇，于第二年冬建成。
广州大佛古寺殿宇仿京师官庙制式，兼具岭南地方风格。具有较高的文化艺术观赏价值。大雄宝殿座北向南，面阔七间，深进五间，建筑面积达1200平方米，至今仍为岭南之冠。歇山顶上盖素胎板，瓦简及勾头，滴水，灰塑瓦脊的竹龙，牡丹等脊饬。
广州大佛古寺虽历经三百多处风雨侵蚀，但风貌尚存。安南（今越南）王捐赠的优质木材作梁柱框架，至今亦基本完好。另外还有头门、钟楼、鼓楼、天王殿、廊庑、香积厨等大小殿堂，房舍都显得清净朴素，宏伟庄严。雍正十一年（1733），广州知府刘庶接到率正皇向全国颁整佛教谕旨，决定选大佛寺作宣谕之所，于殿前建宣谕亭。同时在广州大佛古寺大殿两侧建韦驮殿，伽蓝殿以及“佛境”、“禅林“东西两门。此时寺院范围扩大，佛事兴旺，名声远播，成为广府五大丛林之一。
广州大佛古寺紫赐开山祖为真修法师（僧纲司僧纲）。著名法师来大佛寺住持的还有：影园法师、著名诗僧八指头陀月溪法师。
广州市委市政府批准广州大佛古寺重新开放。但殿宇仍被街道二厂占用。几经市人大市政协分别或联合组织视察，协助街道寻找搬迁出路，敦促还寺于僧。到1981年把大雄宝殿归还佛协管业。佛协副会长广明老法师出任住持，于同年7月12日开放，并着手重建。经过四年辛苦努力，广州大佛古寺大雄宝殿已按原貌修复，三尊大铜佛像亦按原来（各高6米重10吨）重铸。接着重建山门、天王殿、地藏殿、藏经阁、僧舍、客堂、香积厨、方丈室等。海内外游人香客前来参访礼佛与日俱增。
1993年8月9日，广州市政府公布广州大佛古寺为市级文物保护单位。
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