대한불교조계종 제5교구 본사인 법주사(法住寺)의 말사이다.
1954년에 지은 「정방사창건연혁기」현판에 662년(문무왕 2)에 의상(義湘)이 수도하기 위하여 창건하였다고 하나, 의상은 661년에 중국으로 유학하였므로 연대상 맞지 않은 부분이 있는 듯하다. 전설에 의하면 의상이 강원도 원주에서 공부하다가 신통력을 얻은 뒤 조용히 공부할 절을 창건하고자 석장을 공중에 던졌는데, 그 석장이 날아서 현 절터에 떨어졌으므로 이곳에 절을 지었다고 한다. 1825년(순조 25) 중건하여 1825년(순조 25)과 1838년(헌종 4)에 중수하였다. 1950년대에 혜봉(惠鳳)이 일주문을 세우고 1970년대 후반에 범종을 조성하여 오늘에 이르고 있다.
현존하는 당우로는 1825년에 건립한 원통보전과 칠성각, 산신각, 종각, 일주문(一柱門), 요사채 등이 있다. 원통보전 안에는 1689년(숙종 15)에 만들어진 목조관음보살좌상을 비롯하여 후불탱화, 신중탱화, 칠성탱화, 산신탱화, 독성탱화 등이 봉안되어 있다. 목조관음보살좌상은 2001년 충청북도 유형문화재(현, 유형문화유산)로 지정되었다.