宋仁宗天圣六年（1028年），西夏袭回鹘，攻占甘州，至宋景佑三年，即西夏广运三年（1036年），全面占领河西走廊。翌年，元昊升肃州为蕃和郡、甘州为镇夷郡，并置宣化府，凉州置西凉府，积极推行一系列汉化政策，加紧对河西的经营。至李乾顺时，其国力鼎盛，广译佛经、兴建寺院成为加强河西庶政管理的重要措施之一，凉州护国寺及张掖大佛寺正是在这种历史背景下先后修建和创建的。
张掖大佛寺创建的时间最早见于明宣德二年（1427年）御制《敕赐宝觉寺碑记》，其文略记为“李乾顺之时”初建。队佛腹内出土的明成化十三年（1477年）所造铜牌铭日：“大夏建，崇守皇帝（李乾顺）永康元年”始创，而巨人佛腹内所出乾隆十二年（1747年）重修弘仁寺碑文记为晋“永康元年”始创。考西夏李乾顺有“永安”而无“永康”之年号。综合分析，清顺治+四年纂《甘镇志》和乾隆四十四年纂《甘州府志》所载“西夏永安元年（1098年）建”的说法确凿无疑，而乾隆十二年碑记之误为成化十三年铜牌“永康元年”之讹化。
关于大佛寺的创建，史志中也有传奇色彩的记载：“李乾顺之时，有沙门族姓嵬咩，法名思能，早从燕丹国师，妙领真乘，深造突奥，阖境之内，贵贱耆壮，敬信无间，号之为国师。一日，敛神静居，遂感异瑞，慧光奕煜……起而求之，四顾无睹，循至崇邱之侧，发地尺余，有翠瓦罩焉，复下三尺，有金甓覆焉，得古涅槃佛像……”嵬咩国师遂觉与佛有缘，非常感激，发愿建造一座大寺以供奉佛祖灵迹，于是“殚厥劳贳，经营缔构，不逾期岁，岿然焕然”。
其外形为“四远瞻式”，“巍巍乎有若兜率者焉”。在塑造臥佛圣像时，有“神工效其妙技，不疾而速，中月以成”（《救赐宝觉寺碑记》）。大佛寺建于永安元年，历时五载，至西夏贞观三年（1103年）竣工，其寺初名“迦叶如来寺”，因寺内供奉释迦牟尼涅槃像，故民间亦称为“臥人佛寺”。又队佛寺北侧旧有万寿金塔寺，南侧后建有感应寺，两小寺相对与趴佛寺建筑轴线相交呈“十”字状，峙为一体，故宋元明之际亦概称三寺为“十字寺”。至于大佛寺建成之后相传西夏皇太后梁氏曾于此设置道场，大作斋会，则史志无考。
明代张掖大佛寺在佛教经籍入藏方面尤其展示出它日臻辉煌的景象。早在永乐年间大佛寺重建之后，便有珍贵的官版佛典及少许姑苏坊刻本佛经入藏。明英宗正统五年（1440年），专供颁赐各名山大寺之用的《大明三藏圣教北藏》刻版印刷于北京告成，随之，钦差讲经兼赐宝藏的圆融显密宗师道深即至张掖，负责陆续运来佛经的移交、讲授及管理事宜。这部经收1621部、6361卷，分作636函的三藏圣典从正统六年陆续驮运，至正统十年才全部运至张掖，并举行接旨仪式。赐旨如下：天地保民之心恭成皇曾祖，考之志口口口（则以三）藏经典颁赐天下，用广流传。兹以一藏安置陕西甘州臥佛寺，永允供养，所在僧官僧徒，看诵赞扬，上为国家祝登，下与生民祈福，务须敬奉守护，不许纵容困桑之人私借观玩，轻慢亵渎，致有损坏遗失，敢有违者必究治之谕。
正统十年二月十五日明政府对佛教文化的极大关注使张掖大佛寺得以振兴，而正统皇帝御赐三藏佛经则更加推动该寺佛教文化迈向灿烂的新时期。
清代张掖大佛寺的藏经建设除补造部分经文外，主要表现在佛经雕版的雕刻和印刷方面。早在大佛寺与武威罗什寺联系补造佛经的同时，就引进了雕刻经板的技术力量，从顺治十年至乾隆年间，陆续雕刻了佛经、佛画雕板近千块，供印刷流布。这部分经版与正统皇帝御赐《北藏》佛经、万寿金塔等被称为镇寺法宝。
历史悠久、几度沧桑的大佛寺拥有我国最大的室内泥塑臥佛，保存了较为完整的明代《北藏》佛经，并拥有大量珍贵的佛教文物和文献资料，它不仅是丝路重镇——金张掖对外开放的旅游胜地，而且也是我们研究佛教文化的重要场所。