대한불교법화종(大韓佛敎法華宗)에 속한다. 송시열(宋時烈)이 효종의 북벌계획에 호응하여 700명의 무사들을 양성하던 곳에 1655년(효종 6) 혜일선사(慧日禪師)가 절을 창건하여 환장사(煥章寺)라 하였다.
환장(煥章)은 중국의 유명한 유림의 결성장소이며, 절 이름을 환장사라 한 것은 송시열의 뜻에 따른 것이다. 조선시대 말기까지는 7, 8동의 당우를 갖추고 있었으나 절이 의병들의 활동근거지가 되자 왜병들이 불태워 대웅전만이 남게 되었다. 또한 이 절에서 앞의 도명산(道明山) 골짜기에는 고려 때 창건된 채운암(綵雲庵)이 있었는데, 1948년의 큰 홍수로 도괴된 뒤 두 절을 합치기로 하고, 그 재목을 옮겨 환장사의 요사채를 세우고 절 이름을 채운사라 하였다. 본래의 채운암은 1277년(충렬왕 3)에 도일(道一)이 창건하여 수도암(修道庵)이라 하였던 것을 혜식(惠植)이 중창하면서 채운암이라 하였다.
현존하는 당우로는 대웅전과 칠성각 · 산신각 · 요사채 등이 있다. 대웅전은 6·25 때 북한공산군이 세 번이나 불로 태우려 하였지만 타지 않자 겁을 먹고 물러갔다는 일화가 전한다. 대웅전 안에는 1998년 충청북도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정된 채운암 목조여래좌상이 있다.
이 대웅전 앞에는 근래에 세운 칠층석탑 2기가 좌우에 세워져 있다. 화양구곡을 가까이 하고 있는 이 절의 전면에는 첨성대와 그 아래에 전개되는 화양삼교 · 백사장 · 청류암반 등이 펼쳐져 있어 관광명소로도 크게 각광을 받고 있다.