대한불교조계종 제3교구 본사인 신흥사(神興寺)의 말사이다. 통일신라시대에 창건했다. 절의 위쪽 2㎞ 지점에는 용천(龍泉)이 있는데, 그 물이 계곡을 이루어 절 앞을 지나가므로 ‘용천수가 흐르는 계곡에 있는 절’이라는 뜻에서 이름을 천곡사(泉谷寺)라 했다고 한다.
그 뒤의 연혁은 전해지지 않으며, 구한말에 용천 곁으로 옮겨 짓고 신수리사(新修理寺)로 이름을 바꾸었다. 그러나 1950년 6·25전쟁 때 완전히 소실하여 폐사되었다가 1966년 중건되었다.
1968년 주지로 취임한 강효진(姜曉進)이 천일관음기도를 행한 뒤 이름을 백련정사로 바꾸었으며, 법당 등을 신축하여 오늘에 이르고 있다. 건물로는 대비전(大悲殿)과 인법당(因法堂)인 관음전이 있다. 대비전 안에는 관세음보살상과 후불탱화 등이 봉안되어 있다.
경내에는 1984년 강원도 문화재자료(현, 문화유산자료)로 지정된 ‘상동리 삼층석탑 및 석불좌상’이 있다. 원래 이 두 문화유산은 강원도 인제군 남면 신남리의 한 암자 옆에 있었으나, 소양강댐 건설로 수몰이 예상되자 1972년 12월 이 절로 옮겼다. 양식상으로 볼 때 둘 다 고려시대에 조성된 것으로 추정된다.