922년(태조 5)에 궁성의 서북쪽에 창건하였다.
문종은 1077년(문종 31) 궁성의 서북쪽 축성 보수공사를 시찰하다가 이 절의 서편 언덕에서 잔치를 벌였고, 숙종은 1101년(숙종 5) 4월에 행차하여 금자묘법연화경(金字妙法蓮華經) 경성법회(慶成法會)에 참여한 뒤 왕후와 태자를 거느리고 절 뒤 언덕에서 잔치를 베풀려고 하였다. 그러나 가뭄으로 국민이 곤란을 겪고 있는 이때 술을 마시며 즐겨서는 안 된다는 어사의 간곡한 진언에 따라 중지하였다. 또한, 1121년(예종 16) 5월에는 3·7일 동안 이 절에 소재도량(消災道場)을 열어 국가의 안위를 기원하도록 하였다. 1143년(인종21) 두 영공(令公)에게 어명(御命)을 받들어 일월사 낙성재(樂聖齋)에서 여러 생도들과 강습하였다. 당우의 규모와 폐사시기는 전하지 않지만, 고려 왕도(王都)인 개경(開京)의 주요 왕실관련 사찰들이 대부분 그러하듯이 일월사 역시 조선 초기 이전에 폐사되었을 것으로 추정된다.