中院是全寺的主体建筑。正中依次分布着山门殿、天王殿、大雄宝殿、藏经阁等主要殿堂，两侧对称排列着钟楼、鼓楼、伽蓝殿、祖师殿、首座寮与维那寮。这些殿堂组成了广化寺的正院。

东院由戒坛、斋堂、学戒堂、引礼寮等殿堂组成。

西院的主体建筑有大悲坛、祖堂、法堂、方丈院、退居案 三个院落之间回廊环绕，僧房毗连，形成一座大四合院中有众多小四合院，即“院中有院”的建筑持色。整座寺庙古柏苍翠，花草溢香，曲径通幽。

广化寺大约建于元朝，据《日下旧闻考)援引《柳津日记》载：“广化寺在日中坊鸡头池上。元时有僧居之，日诵佛号，每诵一声，以米一粒记数，凡二十年，积至四十八石，因以建寺。”但具体年代不详。另据明《敕赐广化寺记》碑载：元天顺元年(1328年)，灵济号大舟“到庆宁寺住，至顺四年(1332年)在此寺住，发愿禁足二十年不出门，一心念佛……十年后成此大刹。”据此，广化寺的创始年代大约在1342年前后。

明清时期，广化寺“殿堂廊庑，规模宏大”，为京都有影响的佛刹。二十世纪六十年代，从大雄宝殿丹墀下发掘了两通断残石碑，一通是明弘治十年(1497年)立的《敕赐广化寺记》碑，仅存上面几句引文依稀可见，为研究广化寺的创建提供了宝贵的历史资料。另一通《正宗记》，明成化二年(1466年)建立，万历二十六年(1598)重修，刻有“广化寺开山第一代住持灵济号大舟”至第五代住持圆环及其弟子一百多人的道号法名。另一面记有明成化四年(1468年)“礼部为乞恩事，于内府抄出内官监太监苏诚题有宛平县日中坊原有古刹墓址一处，□将自己财物并募缘修善佛殿□□已完见有僧，人灵济领众居住，缘无寺额，”奏请“圣恩怜悯乞赐寺额”。可见，明朝初年寺废，天顺至成化年间予以重修。由于得到内府太监苏诚的资助，重修后的广化寺规模宏大。另据寺内现存明万历二十七年(1599年)的《弥陀会记)碑记载：此时的广化寺成为净土宗道场，住持圆环率众举行了盛大的陀弥法会，盛况空前。

清道光年间(1821－1850年)的《请书碑》中记载：广化寺“殿堂廊庑，规模宏大”，当时住持广殊法师敦请自如和尚任方丈，从此，广化寺成为“十方寺”。自如方丈圆寂后，印法法师继任方丈。自道光六年(1826年)始，历二十年，募资重修了殿堂僧舍。正如《道咸以来朝野杂记)所载：“后海北岸之广化寺，古刹中之新者。闻光绪韧年残败殊甚，后募化于恭邸，为之重修正院殿宇。”

清末民初，广化寺一度成为京师图书馆。1908年，张之洞将个人藏书存放寺中，奏请成立京师图书馆。次年获准，清政府派缪荃孙主持建馆事务。中华民国成立后，教育总长蔡元培派江翰任京师图书馆馆长，次年开馆接待读者。不久迁馆它处，广化寺又恢复为佛教寺庙。

1927年，玉山法师任广化寺住持。玉山法师注重修持，率领僧众遵守佛制寺规，实行禅净双重。寺内有“三不”制度，不攀龙附风；二不外出应酬佛事；三不私自募捐化缘。使广化寺闻名四海，有常住僧人50多人。

1938年，在当时寓居广化寺的溥心畲居士的捐助下，玉山方丈主持重修了山门殿、天王殿、大雄宝殿、万佛阁(也称后楼）以及东西配殿、配楼。为广集资金，当时还邀请了知名书画家题字作画，在中山公园水榭展开义卖，得款捐助广化寺，使修复工程圆满成功。

1939年，广化寺创办了广化佛学院，招收学僧数十人，聘主周叔迦、魏善忱、修明、海岑、溥儒等佛教学者任教。后又创办了广化小学，免费招生，为贫苦困难的学生提供书籍和学习工具，直到1952年由北京市教育局接办。

1952年9月，虚云法师来京驻锡广化寺，当时在京的佛教界人士李济深、叶恭绰、陈铭枢、巨赞及佛教徒纷纷前来参礼这位佛学大师、禅宗高僧，平静的广化寺一时称盛。“文化大革命”前，广化寺仍作为佛教活动场所开放，基本保持了古刹旧观。“文化大革命”中，广化寺佛像遭到破坏，宗教活动也被迫停止，但《大藏经》及佛教文物都被封存，没有受到损坏。

中共十一届三中全会以来，人民政府贯彻落实宗教信仰自由政策，广化寺也获得了新生，成为北京市佛教活动的重要场所之一。1983年，广化寺被列为汉族地区佛教全国重点寺院，也成为北京市佛教协会所在地。

北京市佛教协会1981年成立。十几年来，积极协助政府落实宗教政策，筹集资金，修复了京都名刹广化寺和通教寺等，恢复了正常的佛事活动。为培养佛教人才，还开办了僧尼培训班，同时，挖掘、整理了北京智化寺音乐，成立了北京佛教音乐团。

这些年来，北京市佛教协会筹措资金对山门殿、天王殿、大雄宝殿、藏经阁四进殿堂以及东西配殿、配楼，进行全面维修，油漆彩绘一新，奉安佛像，从市文物部门请来一尊毗卢遮那大铜佛像供奉在大雄宝殿，天王殿的四大天王、二金刚也重新塑造，逐步恢复了清净庄严的面貌。

1986年，北京市佛教协会成立了文物组，对广化寺的经书、字画、碑拓、法物、瓷器进行整理、鉴别，使珍藏多年的文物重放异彩。经过挖掘、整理和鉴定，广化寺共收藏国家各级文物1716件，其中图书1087部，字画282件，碑拓298件，其它物品49件，不少是文物珍品，有很高的价值。有明水乐年间翰林院刻印的《大方广佛华严经》、清雍正皇帝抄写的《金刚经》，还有不少明清名人字画。《大藏经》共4藏，2761函，也十分珍贵。
1989年10月12日至18日(农历九月十三日至十九日)，广化寺举行了1949年以来最为隆重的法会——启建礼忏讲经法会。山门外，“佛日高悬光明世界，法仑大转普利人天”的对联十分醒目；大殿前的横幅书写道：“观音道场，和平法会。”北京佛教界人士聚集一堂，祈祷人民安乐，世界和平。法会结束时，还施放瑜珈焰口，演奏了佛教音乐。

广化寺现任监院及代方丈为藏通(怡学)法师，40岁，原籍山西晋城人。1983年3月在山西五台山碧山寺师徒成广法师出家。现兼任北京市佛教协会副会长，北京市西城区政协委员，市青联委员。