함경남도 동북쪽의 대덕산(大德山, 해발 1,461m) 중턱에 있다. 『대덕산광제사중건사적기(大德山廣濟寺重建事蹟記)』와 『대동사기』에 의하면 1467년(세조 13)에 대덕산 큰 골에 있던 하천사와 용흥암(龍興庵)을 옮겨짓고 절 이름을 광제사로 고쳤다고 한다. 현재 광제사에는 대웅전, 보광루, 무량수각이 남아 있다.
광제사 대웅전은 1467년에 창건되었고, 1735년(영조 11)에 팔상전, 명부전이 건립되었으며 응당, 창고, 향전, 주방 등의 절 건물도 세워졌다. 광제사는 1871년(고종 18)에 발생한 화재로 인해 절 건물들이 전소되어 1872년에 대웅전(『육도법왕보전』)을 다시 지었고, 1873년에 동서 승방을 세웠다. 광제사의 현존 건물들은 대부분 1871~1873년 사이에 중건된 것이다.
광제사 대웅전은 정면 3칸(9m), 측면 2칸(6m)의 겹처마 합각집이다. 대웅전의 기단은 자연석 막쌓기를 사용하였다. 두공은 포식이나 내목도리가 없는 외목도리식 3포의 희귀한 구조이다. 두공의 살미는 연잎 속에서 연꽃봉오리가 솟은 형태이며, 첨차는 꽃구름무늬형태이다. 귀공포의 상단은 용머리조각으로 장식되었다.
천장구조는 소란반자가 좁은 면적을 차지하고, 대부분 빗반자를 경사지게 짜 올려 완만한 지붕 경사에 맞게 내부공간을 조성하였다. 소란반자에는 연꽃이 그려져 있으며, 빗반자는 구름무늬로 장식되어 있다. 단청은 모로단청이며, 정면과 양측면의 간추벽에는 사찰의 생활세태를 보여주는 그림들이 있다.
광제사 대웅전의 전면 각 주칸에는 4분합 빗살문이 달려 있고, 양 측면에는 외짝 세살문이 설치되어 있다. 내부 충량(衝樑)의 머리 부분은 용머리가 조각되어 있다.
광제사 대웅전은 전반적으로 포식과 익공식이 혼용된 건물로서 조선 후기~말기 건축양식의 특징을 보이고 있으며, 기단과 건물 모두 평활하여 수평성이 강조되어 있다.
광제사 대웅전은 조선 후기~말기 건축양식과 건축술 연구에 사료적 가치가 큰 문화유산이다. 북한의 국가지정문화재 국보급 제150호로 지정․관리되고 있다.