明万历四十年(1612年），明神宗为其生母慈来李太后敕建长椿寺。
长椿寺有镇寺三宝：万历帝生母李太后像与崇祯帝生母刘太后像(已佚)；米万钟撰并书《敕建大祚长椿寺赐紫衣水斋禅师传》碑穆金多宝佛铜塔；清礼部尚书龚鼎孳在长椿寺之西为爱妾顾横波修建家庙妙光阁。
1927年4月28日，李大钊英勇就义，灵柩曾经暂停于长椿寺。
2005年，坐落于长椿寺内的北京宣南文化博物馆对外开放。
2019年，长椿寺被公布为全国重点文物保护单位。国保第八批。