Văn hóa Việt Nam thời Lý - Trần đã ghi dấu mốc bằng những công trình kiến trúc -  lịch sử bởi những sự gắn kết đặc biệt giữa hai triều đại với công cuộc chuyển giao quyền lực trong hòa bình và sự hưng thịnh của Phật giáo. Chùa Phổ Minh là một trong những dấu ấn đặc biệt được xây dựng dưới triều Lý và tới thời Trần thì tu sửa, điểm tô thêm để trở thành một trong những đại danh lam được vẽ trong Tập bản đồ Hồng Đức năm 1470. Trải qua hơn bảy thế kỷ ngôi chùa vẫn giữ được nét đẹp cổ kính, sự bề thế, vững chắc của tòa tháp như khẳng định sự trường tồn của lịch sử, của hai triều đại Lý - Trần.

Căn cứ vào các nguồn thư tịch cổ, truyền thuyết, sắc phong ở địa phương thì chùa được xây dựng vào thời Lý và mở rộng vào thời Trần. Trên chuông chùa Phổ Minh có niên đại năm 1769 có ghi (phần phiên âm): “Quyến du Phổ Minh tiền hữu tự, thực vi Nam Việt đại danh lam, sáng thủy ư thập bát tử long thịnh chi triều, chỉ tăng sùng ư Đông A phú quý hương chi địa” được dịch nghĩa là: Chùa Phổ Minh trước đây là một đại danh lam ở nước Nam Việt, xây dựng vào lúc triều Lý đang khi thịnh vượng, sau lại tu sửa thêm vào thời Trần cho phù hợp với chốn quý hương”.

Chùa Phổ Minh tọa lạc trên một địa thế đất đẹp, được dựng trên một khoảng đất khá rộng chừng 2 ha. Toàn bộ vùng đất phía nam là hồ ao, phía đông có sông Vĩnh nối sông Vỵ Hoàng ôm trọn ba mặt Đông, Bắc và Tây điện Trùng Quang, Trùng Hoa bia chùa Phổ Minh được soạnh khắc vào niên hiệu Cảnh Trị thời Lê năm thứ 6 (1668) có ghi: Nơi nào nước đẹp núi cao, đều có đền thần chùa Phật. Nhưng rất đẹp thay, chùa Phổ Minh hình thế tuyệt hay, kiểu cách thoáng đãng. Nhớ lại công tào cuồn cuộn trăm cá vàng quấn quýt, ngoảnh coi truyền thống, xa xa ngàn con thú nhấp nhô, lưng đeo đai bạc mấy vòng đất xô nổi trội, mặt nước rêu xanh man mác, nước đẹp sinh dòng, là sách rồng ba chín nổi danh cao, là cõi Việt một bốn nêu thắng cảnh. Nhà Lý xây dựng, họ Trần điểm tô. Nhớ xưa đền đài nguy nga, trấn giữ đỉnh vàng ngàn quân”. Theo văn bia trên có thể thấy người xưa đã đánh giá chùa Phổ Minh được xây dựng với dòng sông chảy quanh, có chim thú ngày ngày trông theo.

Theo một số quan điểm của các nhà nghiên cứu khác, chùa được dựng trên thế đất Quy sà chầu bái với 4 hồ nước tượng trưng cho 4 chân rùa, tháp Phổ Minh giống như đầu ông rùa trông về hướng Nam. Toàn bộ nơi thờ tự giống như mai con rùa. Điều đó biểu trưng cho sự cân bằng âm dương, và sự trường tồn mãi mãi của triều Trần cùng với trời đất.

Một trong những điểm nhấn của ngôi chùa chính là tháp Phổ Minh. Tháp được xây dựng vào thời vua Trần Anh Tông, để bày tỏ lòng thảo hiếu của mình đối với Thượng Hoàng Trần Nhân Tông. Năm 1987, trong đợt trùng tu các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một viên gạch có khắc chữ “Hưng Long thập tam niên”, tức thời vua Anh Tông, năm thứ 13 (1305). Như thế có thể khẳng định niên đại xây dựng của cây tháp là năm 1305.

Đi khắp những di tích lịch sử Đại Việt ta khó có thể tìm được một ngôi tháp nào có niên đại tới hơn 7 thế kỷ mà vẫn giữ được kết cấu bề thế và vẻ đẹp hoang sơ, dung dị như ngôi tháp này. Tháp Phổ Minh như một đóa sen thơm tỏa sáng giữa nền trời xanh qua bao ngày mưa nắng và những năm tháng chiến tranh khốc liệt. Do đâu mà trải qua một khoảng thời gian dài dưới những thách thức của thiên nhiên và con người tháp Phổ Minh vẫn đứng vững như sự khẳng định về sự trường tồn của một vị vua, một dòng Phật Pháp của dân tộc? Chắc chắn xưa đã có những đầu tư rất nghiêm túc trong việc xây dựng nền móng tháp. Năm 1993 đã diễn ra cuộc trùng tu sửa chữa lớn ngôi bảo tháp, trong đó có kế hoạch chống lún cho cây tháp, với sự tham gia của công ty liên doanh về kỹ thuật và công trình thuộc viện khoa học - Bộ xây dựng. Báo cáo khảo sát cho thấy phần móng của đáy tháp bằng khối đá lớn được ghép kín mạch có diện tích 5,50m x 5,50m. Đáy nền móng gia cố bằng đá sỏi trộn đất sét nện chặt tạo thành một khối có diện tích 7,10m x 7,10m x 2,40m. Từ độ sâu 2,40m trở xuống nền móng hoàn toàn là đất sét pha cát, tuy có một phần là bùn do bụi và nước tạo thành nhưng tỷ lệ chỗ cao nhất chỉ chiếm 35%. Chính nền móng bằng đá như vậy đã góp phần tạo sự ổn định cho cây tháp đứng vững hơn bảy trăm năm qua. Phần lệch của đỉnh tháp so với toàn bộ cây tháp ước tính 0,6 độ.

Tháp Phổ Minh có độ cao 19,51m; gồm 14 tầng nằm ngay phía trước và chính giữa khu nhà bái đường, được dựng trên một cái sân nhỏ hình vuông với mỗi cạnh dài 8,6m và nằm sâu xuống so với mặt đất 0,45m. Tháp là một công trình xây dựng tổng hòa giữa các chất liệu gạch và đá. Nếu như bệ và tầng dưới xây hoàn toàn bằng đá xanh mịn thì 13 tầng trên được xây bằng gạch nung đỏ. Ở phần tầng 1 phía đáy tháp giống như một cỗ kiệu nâng toàn bộ 13 tầng tháp bên trên. Xung quanh cỗ kiệu nâng tháp ta có thể thấy rất nhiều hoa văn mềm mại, uyển chuyển xung quanh như sóng nước thủy ba, cỏ sương bồ, cánh sen kép. Mỗi hoa văn biểu thị cho một ý nghĩa khác nhau, và đều là những tinh hoa của văn hóa Trần. Tầng trên cùng của cây tháp có một hình khối giống như búp sen chưa nở bằng đất nung già.

Trải qua hơn bảy trăm năm ngôi chùa vẫn giữ nguyên bình đồ kiến trúc nội công ngoại quốc - một lối phong cách kiến trúc truyền thống ở hầu hết các đền chùa Việt Nam. Dù đã trải qua nhiều lần tu sửa lớn nhưng chùa Phổ Minh vẫn giữ được nét đẹp cổ kính. Và trong đó chắc chắn phải kể đến công lao đóng góp của công chúa Mạc Ngọc Lâm - vị công chúa triều Mạc cùng chồng Đà quốc công Mạc Ngọc Liễn đã hưng công 36 cây gỗ lim, góp công tu sửa chùa. Cây hoành trên mái gian thượng điện có ghi: “Phụng Phật hội chủ Thái bảo Đà Quốc Công Mạc Ngọc Liễn, pháp hiệu Đức Quảng và Phúc Thành công chúa Mạc Ngọc Lâm tín thí thiết lâm đại cực tam thập lục điều”. Dịch nghĩa “Chủ hội kính Phật Thái Bảo Đà Quốc Công Mạc Ngọc Liễn, pháp hiệu là Đức Quảng và Phúc Thành công chúa tên Mạc Ngọc Lâm cúng dâng vào việc tu sửa 36 cây gỗ lim loại cực lớn”.

Cũng là một ngôi chùa giống như bao ngôi chùa thờ Phật khác ở Đại Việt ta, bước vào thế giới của chùa là bước vào thế giới của Phật pháp.Hai bên tòa bái đường là hai bức tượng Hộ pháp lớn được làm từ chất liệu đất với kích thước lớn.Bên trái là tượng Đức Ông, tượng Bồ Đề Đạt Ma; bên phải là tượng thần Thổ Địa vàThánh Tăng. Hai tượng Kim Đồng đặt phía trước tượng Thánh Tăng và Thổ Địa tạc ở tư thế đứng, áo dài tay, hai tay chắp hầu cung kính.

Các pho tượng có niên đại từ thời Hậu Lê, thời Mạc và thời Nguyễn, được tạc bằng gỗ mít và sơn son thếp vàng.Mỗi pho tượng đều có những ý nghĩa khác nhau trong hành trình Phật pháp.

Bước qua tòa tam bảo, du khách được chiêm bái tại tòa Thượng điện với bức tượng Đức Phật Hoàng Trần Nhân Tông nhập niết bàn. Hai bên tượng Phật Hoàng là Đệ Nhị tổ Pháp Loa và đệ tam tổ Huyền Quang. Đức Phật Hoàng Trần Nhân Tông là vị vua duy nhất trong lịch sử phong kiến Việt Nam có công lớn trong việc sáng lập ra Thiền phái Trúc Lâm, được truy tôn là vị tổ đầu tiên dòng Thiền nước Đại Việt ta. Tượng được an trí vào thời Hậu Lê (1688), có kích thước 1,72m; chất liệu bằng gỗ mít, được sơn son thếp vàng. Tượng Phật Hoàng Trần Nhân Tông nhập niết bàn được các nhà nghiên cứu lịch sử, các nhà mỹ thuật đánh giá một tác phẩm có giá trị cao về mỹ thuật, lịch sử và tư tưởng. Tay phải khỏa trần là tay chủ lo việc đời, lo cho quốc gia Đại Việt, tay trái lo việc đạo. Không giống như những pho tượng Phật nhập niết bàn khác thường quay đầu về hướng Tây, tượng Phật Hoàng Trần Nhân Tông nhập niết bàn tại chùa Phổ Minh quay đầu về hướng đông, tức là quay đầu về hướng hành cung Thiên Trường xưa - nơi đất tổ của Trần tộc. Phía sau tượng Phật Hoàng có tượng Thích Ca Mâu Ni ở chính giữa, hai bên là tương A Nan, Ca Diếp.

Một trong những điểm đặc biệt tại chùa Phổ Minh là bài trí thờ tự tại hậu điện được dùng như một đền thờ nơi đăt các tượng chân dung của tôn thất nhà Trần và công chúa Mạc Ngọc Lâm. Chính giữa tòa hậu điện có treo cao bức đại tự sơn son thếp vàng “Đông A ngọc diệp phả” tức nơi thờ lá ngọc cành vàng của dòng họ Đông A.trong hậu điện có các an trí tượng Thiên Cảm Hoàng Hậu (tức mẹ vua Trần Nhân Tông); hai người con gái của Hưng Đạo Đại Vương Trần Quốc Tuấn, là Đệ Nhất Vương Cô, là vợ vua Trần Nhân Tông, được phong là Khâm Từ Hoàng Hậu. Và Đệ Nhị Vương Cô tức Đại Hoàng Anh Nguyên Quận chúa là vợ của tướng quân Phạm Ngũ Lão. Hai bên nhà hậu điện là nhà thờ Tổ và phủ thờ Mẫu.

Đức Phật Hoàng Trần Nhân Tông viên tịch ngày mùng 03 tháng 11 năm 1308 và theo tương truyền của nhân dân cùng một số nghiên cứu, khảo sát trên tầng thứ 3 từ trên xuống của ngôi tháp chính là nơi đặt xá lỵ của Ngài. Hàng năm chùa tổ chức ngày giỗ của Ngài với sự tham gia của đông đảo nhân dân trong hương Tức Mặc và du khách các tỉnh gần xa.

Chùa Phổ Minh trong quần thể di tích lịch sử văn hóa đền Trần - chùa Tháp đóng một vai trò lớn không chỉ trong thời kỳ phong kiến Việt Nam mà còn là nơi lưu giữ những những giá trị văn hóa cho đến ngày nay. Đây chính là nơi tu thiền, thuyết pháp của các vị vua, các vương phi, công chúa sau khi lui từ kinh đô Thăng Long về phủ Thiên Trường, trở thànhmột phần trong lịch sử hình thành Thiền phái Trúc Lâm - dòng Thiền của Đại Việt. Với những trầm tích văn hóa vẫn còn lắng lại và lưu giữ qua các thời kỳ lịch sử chùa Phổ Minh thực sự đã trở thành dấu ấn quan trọng lịch sử Phật giáo Việt Nam.