대한불교조계종 제4교구 본사인 월정사(月精寺)의 말사이다. 신라시대에 원효(元曉)가 창건하여 심적사(深寂寺)라고 하였으며, 그뒤 여러 차례 중건 및 중수를 거쳐 명맥을 유지하여왔으나 1947년의 공비토벌 때 소실되었다.
그 당시까지 절은 현재의 용해광업소 자리에 있었으며, 당시의 주지가 절이 소실되기 전에 높이 3m의 불상 1위와 불기(佛器) 2점, 요령 2점, 촛대 한 쌍을 옮겨 보관하다가 1953년에 현재의 위치로 옮겨 중창하였다.
현존하는 건물로는 정면 5칸, 측면 3칸의 관음전과 요사채가 있다. 관음전 안에는 30m 높이의 여래좌상이 봉안되어 있는데, 불두(佛頭)가 몸에 비하여 크고 아랫배가 볼록한 특이한 형태를 취하고 있으며, 조선시대의 불상으로 추정된다. 이밖에 옛 심적사 터에는 높이 1m 정도의 부도가 남아 있다. 옛 심원사가 자리한 곳은 풍수지리설에 의하면 작약반개형(芍藥半開形), 곧 작약 꽃이 반쯤 핀 형국으로 왕후장상이 출생할 자리라 하여 이른바 태백8명당 가운데 하나라고 말하기도 한다.