西晋，鸡鸣寺始建。

南朝梁，梁武帝经常到寺里讲经说法，听众逾万，并曾先后四次到同泰寺舍身为僧，脱下皇帝龙冠蟒袍，穿上僧衣，在寺中过起僧人生活，人称为“皇帝菩萨”。同泰寺与台城（宫城）隔路相对，整个寺院依皇家规制而建，规模宏大，金碧辉煌，盛极一时，无愧于“南朝四百八十寺”首刹之誉。由于皇帝的尊祟，同泰寺俨然如当时南方之佛教中心，天竺高僧菩提达摩从印度来建康时，就居于此。

538年（梁大同三年），同泰寺浮图因雷击起火，酿成寺内大火，这座庞大的寺院只有瑞仪和柏堂两个大殿幸存，其余皆化为灰烬。“侯景之乱”后，同泰寺荒芜多年，直至922年后梁时，才又在同泰寺故址建台城千佛院。南唐时称净居寺，建有涵虚阁，后又改称圆寂寺。至宋代又分其半地置法宝寺。至明初时，这里只有一座小小的普济禅师庙。

1387年（明洪武二十年），明太祖朱元璋命祟山侯李新督工，在原来旧寺故址基础上重新兴建寺院，之后，在宣德、成化年间又有扩建，在弘治年间有为时六年的大修，其寺院的规模扩大到占地一千余亩，殿堂楼阁、台舍房宇达三十余座，常住寺僧有百余人之多。

1751年（乾隆十五年），清朝康熙年间曾对鸡鸣寺进行过两次大修，并改建了山门。康熙皇帝南巡时，曾登临寺院，并为这座古刹题书了“古鸡鸣寺”大字匾额。乾隆十五年（1751年），地方官为了迎接皇帝和太后南巡，又重建了凭虚阁，作为驻跸行宫，乾隆也为这座古寺题写了匾额和楹联。清咸丰年间，毁于兵火。同年间重修，仅有房屋十余间，中间是小院，前面是正殿。

鸡鸣寺1867年（同治六年），寺僧西池等募资修建了观音楼，楼内供着普渡众生、大慈大悲的观音菩萨。有趣的是，鸡鸣寺的观音与众不同，为一尊倒坐观音菩萨像（面朝北而望），佛龛上的楹联道明原因：“问菩萨为何倒坐，叹众生不肯回头。”鸡鸣寺从今又称为观音阁、观音楼。

1894年（光绪二十年），两江总督张之洞又将殿后经堂改建为“豁蒙楼”，并手书匾额。

民国初年，僧人石寿、石霞又于豁蒙楼旁增建景阳楼。

1958年，鸡鸣寺改为尼众道场。

“文化大革命”期间，鸡鸣寺遭到严重破坏。

1979年，政府为了保护名胜古迹，落实宗教政策，决定重建鸡鸣寺。

1983年，在方丈宗诚法师领导下，寺庙修复了头山门、观音殿、大雄宝殿、豁蒙楼、景阳楼、韦陀殿、弥勒殿、志公台、念佛堂、药师佛塔、藏经楼、法堂、客堂等。

1985年，鸡鸣寺重新对外开放，随后又逐步修了大山门、毗卢宝殿、钟楼、鼓楼、放生池等建筑。自开放以来，鸡鸣寺沟通了与港台以及海外佛教界的联系，常有佛教使团访问鸡鸣寺，交流佛教文化，增进彼此了解。

新白娘子中的雷峰塔取景之地是鸡鸣寺新白娘子中的雷峰塔取景之地是鸡鸣寺(3)​1987年，陆丰定光寺释达观和尚几经跋涉，寻到鸡鸣寺旧址，决心师承印真复建鸡鸣寺。

1989年，农历五月二十六日成立鸡鸣寺筹建理事会，年底由潮州开元寺释定持方丈主持，举行奠基典礼。农历三月十七日，由开元寺堂主释弘歉法师和南岩寺住持释弘如法师举行重建动工仪式。

1990年，建造七层八面的药师佛塔，为鸡鸣寺历史上的第五座大佛塔，塔高约44米。塔名为消灾延寿药师佛塔。

1992年，《新白娘子传奇》剧组来到南京市古鸡鸣寺借用药师佛塔来拍雷峰塔相关剧目，当时西湖的雷峰塔已倒而新的尚未修建好。

1996年6月8日，鸡鸣寺修缮了鼓楼、韦驮殿、东西厢房。

1999年底，省佛协副会长、光孝寺首座大和尚释宏满被聘为该寺方丈。