公元300年，也就是西晋永康年间，僧人义兴云游来到了浙江宁波南山之东谷（今鄞州太白山麓），为其山水吸引，遂在此结茅修行。当时东谷附近人迹罕至，但在义兴修建寺院时，每日都有一名童子前来送水。
在寺院建成后，童子才辞别，并告诉他：自己乃是太白金星，受玉帝派遣护持左右。从此，此山改称“太白山”，寺名为“天童寺”。天童寺距今已有一千七百多年的历史了。
唐代至德二年（757年），宗弼禅师将寺院迁至太白峰下（即天童禅寺今址），距离原址约为一公里。乾元二年（759年），唐肃宗赐寺名为“天童玲珑寺”。咸通十年（869年），唐懿宗赐名“天寿寺”。寺院进入快速的发展时期。
宋时禅宗日益昌盛，天童寺也成为禅宗名刹。景德四年（1007年），宋真宗赐“天童景德禅寺”匾额。此后，神宗与微宗多次召见天童寺僧人惟白询问佛法，惟白被敕赐号为“佛国禅师”。此后，在正觉禅师任天童寺住持的30年间，天童寺走入中兴时期，当时常住僧人上千。绍兴四年（1134年），建成了“千佛阁”，后扩建成为东南第一大殿。嘉定年间（1208-1224年），天童寺被列为“禅院五山十刹”中的五山之第三山。
元朝皇帝对天童寺依旧是青睐有加。元大德三年（1301年），成宗赐千佛阁为朝元宝阁。1359年，元良禅师重建朝元宝阁，并铸万尊铜佛供于阁中。“云从太白山头起，香自朝元阁上飘”就是赞颂千佛阁香火鼎盛的景象。明太祖于洪武十五年（1386年）册封天下名寺，天童寺被列为天下禅宗五山之第二山。
明神宗万历年间，天童寺因水灾尽毁。1631年到1640年，天童寺被重新兴建，规模宏大，奠定了今日寺院的规模和格局。时为寺院的鼎盛时期。清朝世祖、圣祖、世宗时期，也曾赐予天童寺匾额、衣物等。
如今的天童寺占地面积为7.64万平方米，建筑面积为3.88万平方米，有殿、堂、楼、阁、轩等30余处共999间，如天王殿、先觉堂、藏经阁、云水堂、回光阁，基本保持了明朝时的格局。在天王殿前的照壁上写有“海天佛阁”四个大字，这是对天童寺的真实写照。
在天童寺修行的著名僧人除了义兴祖师外，还有唐代的藏奂禅师、宋代的正觉禅师、如净禅师，明朝的圆悟禅师等。他们亦多有圣迹流传于世。
比如唐代的藏奂禅师，为天童寺开法之祖。俗姓朱名华亭。据说当其母妊娠及坐产之时，常闻异香。小的时候，他曾不小心坠于井中，有神人将其救出。后出家为僧，多方游历后，在天童寺任住持。咸通七年（866年）八月三日，藏奂圆寂三年后尸身才被焚化，当时“异香凝空，红翠交晖，白光上贯”，共获得舍利数千粒。其舍利塔被称为“寿相”塔。