Từ đàm là đám mây lành, có ý tượng trưng cho đức Phật, cho hình ảnh ngôi chùa Việt Nam như đám mây lành che mát cho chúng sanh chỉ. Lúc sơ khai chỉ là tịnh thất nhỏ làm bằng tranh tre nứa lá. Năm 1932, khi Phật giáo Việt Nam phục hưng sau bao năm bị phân hóa dưới thời Pháp thuộc, năm 1935 sơn môn tăng già Thừa Thiên chuyển giao Chùa Từ Đàm cho Hội An Nam Phật học làm trụ sở chính của hội.
Cách đây hơn 300 năm, vào đời chúa Nguyễn Phúc Thái, trong khoảng 10 năm từ: 1683 - 1693, thiền sư Minh Hoằng Tử Dung người Trung Hoa đã đến đồi Hoàng Long khai sơn và đặt tên chùa là Ấn Tôn tự. Đến đời vua Thiệu Trị (1841) chùa được đổi tên thành chùa Từ Đàm.

Cổng tam quan được xây dựng năm 1965, cổng được thiết kế cao rộng, có mái ngói thanh nhã


Lầu chuông nằm bên trái cổng nhìn vào. Tháp được xây dựng theo hình tháp bát giác, đáy tháp rộng 100m2, cao 27,5m, trừ tầng trệt, có 7 tầng cao và càng lên cao càng nhỏ dần, trong 7 tầng ấy có có thờ 7 vị Phật quá khứ được đúc bằng đồng: Tầng trên xuống, tầng 1 - Thờ Đức Phật Tì Bà Thi; tầng 2 - thờ Đức Phật Thi Khí, tầng 3 - Đức Phật Tì Xá Phù; tầng 4 thờ Đức Phật Câu Lưu Tôn; tầng 5 - thờ Đức Phật Thi Câu Na Hàn Mâu Ni; tầng 6 thờ Đức Phật Ca Diếp; tầng 7 - thờ Đức Phật Thích Ca Mâu Ni.

Ngôi chính diện chùa cũ gồm có 3 gian, lợp ngói, rộng 7,4m dài 18m và mặt tiền hướng về phía Đông Nam. 30/03/2010 khánh thành, tổ chức tái thiết ngôi chính diện, có chiều dài 42m chiều ngang 35,9 m, vẫn giữ được nét cấu trúc truyền thống. Tức là nóc chùa vẫn có xây hai con rồng xoay đầu quay nhìn về mặt ở giữa đội pháp luân. Chính diện cửa có treo tấm biển lớn nền sơn đỏ chữ thép vàng “Thừa Thiên Tịnh Hội.

Điện Phật trong chính diện được bài trí tôn nghiêm, nhưng đơn giản. Chính giữa thờ duy nhất một tượng Phật Thích Ca, cao khoảng 1m30, hai tay đang quyết ấn Tam muội, ngồi trên tòa sen được đúc bằng đồng, do hai nhà điêu khắc do Nguyễn Khoa Toàn và Nguyễn Hữu Tuân thực hiện tại chính diện chùa, hai bên có phù điêu hai vị Bồ Tát là Văn Thù Sư Lợi và Phỗ Hiền Bồ Tát

Chiếc chuông cổ có niên đại hơn 300 năm.
Chùa Từ Đàm là trụ sở hoạt động của An Nam Phật học hội. Những ngày Cách mạng Tháng Tám Từ Đàm là trung tâm hoạt động sôi nổi của Phật giáo cứu quốc.