旧名土佛寺，始建于北魏（公元425年），距今1500多年。明英宗朱祁镇为该寺题写匾额“土佛”，土佛寺由此得名。正统五年，高僧智莹住持该寺，开展佛事活动，因寺宇朴陋，请求山丹卫守备都指挥杨斌，倡导募集，储材陶瓷，予以重修。依山塑高一十三丈坐佛一尊，建成殿宇、山门、法堂，廓宇、厨亭等附属建筑多处。景泰六年，山丹守备都督指挥张熊捐资维修寺院，彩绘塑像，寺院面貌焕然一新。山东滨州训导陈敏谪戍河西时，曾以《重修土佛寺碑记》记其事，河南汝南人吴同春为官甘肃时，赋《山丹土佛》一诗，诗前小序云：“山丹西十里堡，有土佛坐倚山，高十三丈，耳可容人，指甲阔尺余，以五级阁卫之，亦伟矣。余过此题其额曰‘虚无法象’，字径二尺。因为言记其事”。万历九年（1581年），甘肃巡抚候东莱巡视山丹时，又捐资修缮。万历二十一年至二十八年，甘肃总兵、右军都督同知王允中将军捐巨资重修，规模更加宏大，气势更为壮观。清代，也曾数次缮茸。同治年间，青海反清回民军入境，战事频繁，该寺毁于战乱，荡然无存。光绪九年至十四年，安徽泾县进士查之屏出任山丹知县，地方人士倡导重修。

    以山之高肖佛之像，就佛之高建佛之阁，广袤五楹，直上七级，望之如蜃楼海市。中建大雄殿十六楹，塑普贤、文殊于中。左右各建岭楼一座，山顶建晚望亭。岭楼两侧各辟山道一条，可直通山顶。最前开山门。又建僧僚养静之室，商旅偃息之台，共百十间。清人秦澎春曾以《重建大佛寺碑记》记其事。知县查之屏亲书“仰支弥高”悬额大殿。1971年，千年古刹大佛寺毁于“文革”浩劫。自1992年开始，现任主持释觉慧（民乐籍）八方化缘，在香港宝莲禅寺著名佛教活动家圣一大师的捐助和社会各界的支持下，共耗资1200多万元，对山丹大佛寺进行重建，于1998年正式开光。重建后的大佛寺占地面积10000多平方米，坐西望东，背靠嘹高山，前迎龙首山，左傍祁店水库，右连清泉圃田，寺前地势平坦，视野开阔，水库清流碧波，萦环绕缠，愈显佛山一色，度地之胜。寺院分前庭后院，主体建筑大雄宝殿为全木质结构、琉璃瓦盖顶的楼阁，高39米，飞檐陡壁，雄宏壮观。

    内塑释迦牟尼讲经说法状坐像一尊，高35米，造型逼真，姿态优美，坐佛的手、足、胸及面部用纯金箔裱贴，金光熠熠，气度不凡，被海内外佛教界高层人士誉为“天下第一佛”。每年农历四月初四，为大佛寺盛大庙会，时逢春夏之交，风和景明，游人如织，盛况非凡。香客和游人到大佛寺闻钟声、解烦恼、长智慧、增菩提。寺院外商贸交流活动井然有序，佛山度假村、西湖山庄内游人应接不暇，山丹烙画、文物复制品、山丹四珍、蜂蜜、蜂花粉、周玉梅剪纸作品、民间刺绣等各类旅游产品的展示异彩纷呈，吸引着众多的游客前来参观购买。现在这里已成为丝绸之路旅游线上不可不看的一处名景。