Năm 1285, khi nhà Nguyên sang xâm lược nước ta lần thứ 3, hoàng tử Linh Lang dựng cờ, chiêu mộ dân binh, xin vua cho xuất chinh dẹp giặc và đã lập được nhiều chiến công. Thắng trận trở về, hoàng tử không nhận ban thưởng mà lui về tu thiền ở chùa Vân Hồ. Vua luận công, phong là Dâm Đàm Đại Vương. Khi Đại Vương mất, nhân dân rước bài vị vào Chiêu thánh điện, thờ làm Chính thần hoàng cùng 6 người bạn của ngài. Còn trên nền nhà đọc sách ven hồ, dân làng dựng một thảo am để ghi nhớ dấu tích hoạt động của hoàng tử Uy Linh Lang.
Đầu đời Hậu Lê, dân sở tại đã dựng trên nền am thờ Uy Linh Lang một ngôi chùa, gọi là Tảo Sách. Gần cuối thế kỷ 16, sư Thủy Nguyệt hiệu Tông Giác du học Trung Hoa trở về đã quảng bá thiền phái Tào Động và truyền thụ đệ tử trụ trì các chùa quanh hồ Tây. Chùa Tảo Sách sau trở thành một cơ sở sinh hoạt của hội Hoa Nghiêm, lấy kinh Hoa Nghiêm làm tôn chỉ, mục đích là siêu độ cho thân nhân của những người trong hội.
Chùa còn được gọi là Tào Sách và mang tên chữ Linh Sơn tự. Từ xa xưa “Linh Sơn đạo” đã du nhập vào nước ta, mang đặc điểm hội tụ Tam giáo (Phật giáo, Nho giáo và Lão giáo), được nhiều vua chúa tôn sùng. Các công trình kiến trúc của chùa có bố cục hài hòa, ăn nhập với cảnh quan thiên nhiên. Từ ngoài vào gồm cổng tam quan, nhà tam bảo kết cấu kiểu chữ Đinh, đài kỷ niệm, nhà thờ mẫu, thờ tổ, khu vực nhà khách, tòa tam bảo được xây dựng trang trí khá độc đáo.
Chùa Tảo Sách ngày nay đã trùng tu, tôn tạo các công trình như Chính điện, nhà Tổ, Trai phòng, nhà Mẫu... và xây một tháp chuông nhìn ra hồ Tây. Du khách đi ven hồ từ xa đã có thể nhìn thấy tháp chuông mới xây với 3 tầng 12 mái cao sừng sững như một phương đình đón gió. Sau cổng là giả sơn ở giữa một sân rộng trước tòa Tam bảo có kết cấu kiểu chuôi vồ truyền thống. Chếch bên trái tiền đường, chùa còn tôn trí tượng Tam Thế Phật: A Di Đà, Quán Thế Âm Bồ Tát, Đại Thế Chí Bồ Tát, cả 3 pho tượng đều được tạc bằng đá trắng với nét mặt hiền hòa đang nhìn bao quát thế gian như để sẵn sàng cứu nhân độ thế.
Đặc biệt, chùa còn lưu giữ rất nhiều tư liệu Hán Nôm có giá trị và những di vật mang tính nghệ thuật cao như: 42 câu đối (39 câu đối chữ Hán, 3 câu đối chữ Nôm); 23 bức đại tự; 2 quả chuông, trong đó một quả đúc năm Minh Mạng thứ 3 (1822); 29 văn bia, trong đó có đến 12 bia được lập vào năm Bảo Đại thứ 16 (1941); hơn 40 tượng Phật, tượng Mẫu, phần lớn mang phong cách nghệ thuật thế kỷ 19 - 20, riêng 3 pho tượng Tam Thế được làm cuối thế kỷ 18.
Trong số di vật đáng chú ý có những tấm bia như: Linh Sơn tự kỉ niệm bi kí (Bia ghi về kỉ niệm của chùa Linh Sơn) với trán bia có hình lưỡng long chầu nguyệt, xung quanh diềm bia có hoa văn trang trí đẹp mắt của Hòa thượng Phan Trung Thứ lập vào năm Tân Tị niên hiệu Bảo Đại (1941); Cựu Tào Sách Hoa Nghiêm hội bi kí (Bia ghi về hội Hoa Nghiêm của chùa Tào Sách cũ), Linh Sơn tự Hoa Nghiêm hội bi kí (Bia ghi về hội Hoa Nghiêm chùa Linh Sơn). Hai tấm bia sau đều do Cúc Hương Hoàng Thúc Hội người làng Cót soạn vào năm Bảo Đại thứ 8 (1933).
Chùa Tảo Sách là một trong số những ngôi cổ tự ở Hà Nội còn giữ được vẻ cổ kính, trang nghiêm của Phật giáo, thu hút nhiều du khách và sĩ tử đến vãn cảnh, đọc sách. Năm 1993, chùa đã được Bộ Văn hóa - Thông tin (nay là Bộ VHTTDL) xếp hạng di tích lịch sử - văn hóa quốc gia.