한국불교태고종에 속한다. 신라 제49대 헌강왕 때 창건되었다. 창건 연기설화(緣起說話)는 『삼국유사』에 기록되어 있다. 헌강왕이 개운포(開雲浦 : 지금의 울산)에 놀러 갔다가 돌아오는 길에 물가에서 쉬었더니 홀연히 구름과 안개가 캄캄하게 덮여 길을 잃게 되었다.
이상히 여겨 일관(日官)에게 물었더니, 동해의 용이 변괴를 일으키는 것이라고 하면서 좋은 일을 행할 것을 권하였다. 왕이 유사(有司)에게 “용을 위하여 근처에 절을 지어라.”고 하자 안개가 흩어지면서 동해 용이 기뻐하며 아들 일곱 명을 데리고 나타났다.
용은 왕의 덕을 칭송하며 노래와 춤을 추었고 아들 하나를 서울로 보내어 국정을 돕도록 하였는데, 그 이름이 처용(處容)이었다. 그 뒤 왕이 환궁하여 영축산 동쪽의 좋은 땅을 가려 절을 짓고 망해사 또는 신방사(新房寺)라 하였다고 한다. 그 뒤의 역사는 미상이며, 조선 후기에 폐허화되었다가 1962년 주지 영암(影庵)이 중창하여 오늘에 이르고 있다.
현존하는 당우로는 대웅전 · 요사채 등이 있으며, 국가유산으로는 1963년 보물로 지정된 망해사지석조부도 2기와 도괴된 석탑 2기가 있다. 석탑 2기 가운데 서편의 것은 파손이 심하지만 동편의 탑은 기단부와 일층탑신, 옥개석 등이 비교적 완전한 상태로 남아 있어 복원도 가능하다.