牛头寺，在长安区韦曲街道办东南约一点五公里的少陵原畔勋荫坡上，距西安城约十二公里。背倚少陵，面临樊川，林木茂密，曲径通幽，静谧深邃，在唐代不仅为佛教名刹，也是长安城南风景胜地。唐代诗人司空图牛头寺诗：“终南最佳处，禅诵出青霄，群木沉幽寂，硫烟泛 寥”。写出牛头寺的风景清雅幽静。
宋代宋敏求《长安志》载，寺建于唐贞观六年（六三二年），而张礼《游城南记》则说是贞元十一年（七九五年）建。两说相差一百六十三年，似应以张说为准。宋张虽系同时代人，而张在北宋元祐元年（一O八六年），游城南时，与同游者张明微曾在此寺住过一宿，当时寺内有徐士龙所撰碑（到明代已亡），是不会不提及建寺年代的。《陕西通志》及《咸宁县志》均采用张说。关于牛头寺何以得名，近人牛典之《长安古迹考》云：“系牛头山第一祖师遍照禅师所居。据《咸宁长安两县续志》记载，清光绪二十六年，八国联军攻陷北京，慈禧太后协光绪帝西逃驻跸西安时，每天派人取泉水借其饮用。今寺前坪台下有“九龙潭”标志，仍有一小股清澈的泉水，汩汩向下自流。
明代，牛头寺作为秦王朱樉藩邸香火院，自然会得到修葺和保护。赵崡在万历四十六年游时说：“寺，地胜如华严而庄严过之”。说明当时寺容的景况。清光绪年间，卧龙寺方丈东霞禅师增修山门佛殿，和左右廊房。有名的唐乾符陀罗尼经幢亦坚立在佛殿前，字迹已辨认不清。
牛头寺左邻有杜公祠，是明嘉靖五年为纪念唐代诗人杜甫所建，有一碑为牛头寺经文碑。右侧坪台下，有杨虎城将军陵园。
牛头寺为樊川八大寺院之一，杜公祠和杨虎城陵园列为重点文物、革命建筑保护单位。三者毗连，各有千秋，实为今日西安城南的游览胜地。