764년(경덕왕 23)에 창건되었으나 창건자는 미상이다. 신라 구산선문 중 봉림산파를 열었던 현욱(玄昱, 787∼868)이 절을 중건하였고, 862년(경문왕 2) 훗날 진경대사(眞鏡大師)로 불리운 신라말의 고승 심희(審希)가 이곳에서 현욱의 제자가 되었다.
고려 광종 이후 역대왕의 비호를 받아 대찰(大刹)의 면모를 유지하였는데, 원종 찬유(元宗璨有)는 진경대사에게 법을 이어 받은 후 고달사에서 28년간 주석하며 중창하여 고려 초 3대 사찰 가운데 하나가 될 정도로 규모가 커졌다. 그 뒤의 역사는 자세히 알 수 없고, 대략 17세기 후반 무렵에 폐사된 듯하다.
이 곳에는 1962년 국보로 지정된 여주 고달사지 승탑과 1963년 보물로 지정된 여주 고달사지 석조대좌 및 여주 고달사지 원종대사탑이 남아 있으며, 1963년 보물로 지정된 여주 고달사지 원종대사탑비와 여주 고달사지 쌍사자 석등은 국립중앙박물관에 옮겨 보호하고 있다. 2000년 이후 경기도립박물관에서 중장기 계획을 수립하여 고달사지에 대한 발굴조사를 실시해오고 있다.