醍醐寺始建于贞观十六年(874年)。圣宝理源大师在上醍醐山上遇到山神横尾明神显灵指点，得到了灵泉——醍醐水，并建造了一座小庙以供奉准胝和如意轮两尊观音像。这就是醍醐寺的前身。之后，由于醍醐、朱雀、村上三位天皇信仰佛教，依照醍醐天皇的愿望于延喜七年(907年)又建造了药师堂。直至五大堂落成，上醍醐的寺院建筑就完成了。接下来计划在下醍醐建造庙宇。延长四年(926年)建造了释迦堂，而后天历五年(951年)五重塔的落成，算是完成了下醍醐的寺院建筑。

此后，醍醐寺作为真言宗小野流派的中心寺院在佛教史中占有重要地位。不仅如此，醍醐寺与政治权力中心的人们也有密切的关系。例如，代替藤原一族掌握了大权的权门源浚房家族的人连续几代都是醍醐寺的主持。并且，在主持胜觉(俊房的儿子)的时期，山上和山下所有的寺院建筑都得到了彻底修缮。永久三年(1115年)建造了三宝院，由此确立了醍醐寺发展的基础。

其后，盛极一时的醍醐寺也在长年累月中遭遇过几次火灾，特别是应仁・文明之乱的战火，使下醍醐的庙宇几乎全部化为灰烬。庆幸的是五重塔能够逃过一劫，至今仍然保留着天历繁盛时期的样子。另外，上醍醐的准胝堂作为“西国第十一处巡礼寺”，五大堂作为“五大力尊”信仰的中心，至今仍被广泛地信奉着。

从藤原末期到镰仓时代，是远离政治动荡的小野法流派实现教学充实的时期。首先，为了明确醍醐寺的历史，庆延编撰了长达十五卷的《醍醐杂世记》。另外，作为数学研究成果的一部分，为了佛教研究而画的图像、白描图像和多数的密教绘画、圣教类一起被保留至今。

南北朝时期，后醍醐天皇和弘真(文观僧正)、足利尊氏和贤俊的关系使得醍醐寺的内部分为两派，并持续对立状态。有一些显示当时政治紧张的资料被保存了下来。特别是应永・永享年间的住持满济准后和桃山时期的义演准后，与政治权力中心保持着很深的关系，并且尽力复兴寺院建筑和修缮寺门。

这两个人都留下了详细的日记，从中可以了解到他们对外活动的大概情况。此外这两人为保存文化财产而付出心血的事迹也被记载在野史藏书上。另外，义演准后凭借着与丰臣秀吉的关系，完成了复兴寺院建筑、三宝院殿堂与庭院的工程，并举办醍醐赏花作为一代英雄丰臣秀吉生涯的完美落幕，他本人也因此而闻名。

到了江户时期，从修验道中兴之祖圣宝继承下来的属于三宝院的修验——山伏(一种入山的修行)，从幕府得到许可称为“当山派”。随着住持高贤的大峰入峰，这种醍醐的教风得以广泛推广，现在还有为了继承这种传统而进行花供入峰修行的。

江户末期的混乱和明治维新以后波澜壮阔的改革，使得醍醐寺和其他的佛教各宗派的佛寺一样，大大小小很多的分院都荒废了，只有主要的庙宇和中心的分院残留了下来。现在其主要的很多建筑都被指定为国宝和重要文化遗产。

另外，醍醐山数十万件的文物都收藏在灵宝馆，春秋两季陈列出来供一般观赏。