山丹大佛寺位于甘肅省張掖市山丹縣城西北5公里處的嘹高山下。明代稱“土佛寺”，清代改稱“大佛寺”。創建朝代無考。明正統五年(公元1440年)，鎮守甘肅太監王貴得倡導重修，由住持僧智瑩主持，于正統六年春季動工，七年底竣工(1441至1442年)。重建后，寺院殿宇、山門、法堂、廊廡、廚亭完善。鎮守甘肅太監劉永誠觀瞻后奏請朝廷，明英宗朱祁鎮賜額“土佛”，金書制匾，懸掛于寺門。萬歷九年(1581年)又進行了一次復建。清同治年間毀于兵燹。光緒十三年至十四年(1887至1888年)重建，占地7500平方米，堂殿近百間，大佛殿面闊5間，7層，均為單檐。內置釋迦牟尼塑坐像，高39米。寺院落成，知縣查之屏、游擊周昆、教諭王濟美、典史樊全在《重修大佛寺碑記》中寫道：“因山之高肖佛圣之像，即就佛之高建佛之閣，廣袤三楹，直上七級，望之如蜃樓海市，輝映碧空。中起大雄殿十六楹，肖普賢、文殊于中。左右各有嶺樓一座，晨鐘暮鼓，發人猛醒。絕頂建晚望之亭，最前開眾善之門。士民皈依之所，僧侶養靜之室，商旅偃息之壇，錦麟游泳之沼，精舍蘭若，共百十間。”

新中國成立后，在黨的宗教政策指引下，僧尼從事生產勞動，香火自養，保護著這座文物古跡。“文化大革命”中以破“四舊”為名，這座光緒年間重建的佛寺全部被拆。

中共十一屆三中全會后，貫徹落實宗教政策。1987年縣宗教科根據落實宗教房屋政策，經過多方協調，給原大佛寺房產補償費2.5萬元。由原住持釋本智調動所有僧尼和信徒修建簡易佛堂5間，齋舍9間。1988年僧尼化緣建起佛堂，并塑佛像開展佛事活動。

1992年復建大佛寺。工程于是年10月10日動工；翌年5月20日，大佛塑像基本落成。

在復建過程中，山丹縣政府宗教科與香港寶蓮禪寺圣一大師取得聯系，由縣佛教協會會長、大佛寺住持覺慧前往江西云居山真如寺，拜請達定法師與圣一大師在廣州會晤，陳述建寺計劃，圣一慷慨承諾，分批捐助人民幣260萬元，金箔60萬張(每張4元)，覺慧等募化150萬元，解決了資金困難。重建工程于1998年8月竣工。佛座依山而上，樓為方塔形，底層正面九楹，兩側五楹，后依山關連建樓7層，高39米，佛高35米。寺院南北陪殿22間，前向東、中開正門。門房兩側塑四大天王，中設彌勒佛宗。南有小側門，入內一四合大院，有念佛堂、僧舍30多間。院中設香爐塔，中辟通道。佛樓前立兩座石碑，南為建寺記事，北為旌表圣一。出門又一大院，北面建地藏殿，南為樹林。東有山門，兩側塑門神。寺院北面建齋堂七間，火房五間。寺門前修建2000平方米停車場。整個寺院結構合理，佛樓高大，殿堂錯落有致。佛像造型宏偉，為全國室內座佛之最。