대한불교조계종 제6교구 본사인 마곡사(麻谷寺)의 말사이다. 921년(태조 4) 도선(道詵)이 전국 3,800개의 비보사찰(裨補寺刹) 중의 하나로 창건하고 만일사(萬日寺)라 하였다고 하나 도선은 898년(효공왕 2)에 죽었으므로 창건 연대는 신빙성이 없다.
다만 도선의 비보사찰설(裨補寺刹說)에 따라 창건되었다고 볼 수는 있다. 그 뒤 고려 혜종 때 만일(晩日)이 이 절에 주석하면서 석굴 안에 석가모니불의 석상을 조성하여 봉안하고 5층석탑을 건립한 뒤로 만일사라 하였다. 조선시대에는 정조(正祖)대 이후 한때 폐사(廢寺)로 있었으며, 그 뒤 1876년(고종 13) 관음전이 신축되어 오늘에 이르고 있다.
현존하는 당우로는 대웅전 · 영산전(靈山殿) · 관음전 · 요사채 등이 있다. 이 중 만일사 법당과 오랜 역사를 증명하는 법당 앞의 만일사 5층석탑, 관음전에 봉안되어 있는 만일사 석불좌상, 법당 뒤 바위에 조각된 만일사 마애불은 모두 1984년 충청남도 문화재자료(현, 문화유산자료)로 지정되었으며, 만일사 금동불은 1984년 문화재자료로 지정되었으나 2002년 8월 10일 충청남도의 유형문화재로 재지정되었다.
이 중 만일사 석불좌상은 이 절에서 가장 중귀한 유물로서 높이가 약 2m이다. 1002년(목종 5)에 조성하여 천성사(千聖寺)에 봉안되어 있었으나 천성사가 폐사 된 뒤 행방을 알 수 없다가, 민족 항일기 말기에 쇠붙이들을 공출할 때 대전에 살고 있던 어느 일본인이 입수한 것을 주선하여 모셔왔다고 한다. 좌대에는 조성 당시의 명문(銘文)이 있지만 개금(改金)을 거듭한 까닭에 보이지 않는다.
비구니들의 수도처로 이용되고 있으며 절 뒤 200m 암벽에서 한 방울씩 떨어지는 석간수(石澗水)는 물맛이 좋을 뿐 아니라 고질병 환자들이 정성들여 마시고 기도한 뒤 효험을 본 일화가 전하고 있다.