Được xây dựng vào năm Thiệu Trị thứ 5 (1845), do Hòa thượng Hải Chánh - Bảo Thanh (1752-1859) trụ trì đầu tiên và được tôn làm tổ sư, chùa cổ Long Bàn được xây cất theo kiểu chữ tam, nhưng mặt tiền lại có lầu chuông và lầu trống đăng đối vượt cao trên mái hiên. Khuôn viên chùa vừa cao lại bằng phẳng, rộng trên 3.000m² với nhiều cây cao bóng mát, trong đó có cây thốt nốt ngót trăm năm tuổi. Cổng chùa xây năm 1963 bằng đá xanh, bắc ngang phía trên hai trụ cổng là tấm bảng có dòng chữ Hán “Long Bàn Cổ Tự”. Mái chùa lợp ngói ống, đầu ngói có gờ viền bằng gốm phủ men xanh. Trên nóc chùa gắn tượng “Lưỡng long chầu nguyệt” và các tấm phù điêu cảnh vật sơn thủy, hoa lá bằng đất nung men. Bên trong chùa, các cột, kèo, rui, mè và bức hoành đều bằng gỗ tốt và được chạm nổi rất công phu các hình chim thú và phong cảnh.

Chánh điện rộng 227m², có nhiều bức hoành bằng gỗ chạm nổi rất công phu hình chim thú, thể hiện phong cảnh sinh hoạt ở nông thôn. Các kiến trúc gỗ như đầu dư, đòn bẩy, xà nhà... đều chạm khắc tinh xảo hình rồng, mây, hoa, cỏ. Trong điện thờ phật Thích Ca Mâu Ni, A Di Đà, Quan Âm Thế Trí...

Trước chánh điện có ngôi nhà bàn bằng gỗ đặt tượng "Tiêu Diêu Đạo Sĩ". Đây là nơi hàng năm nhà chùa tổ chức tế lễ Vu Lan. Phía sau chánh điện là bàn thờ Tổ, trên có hình Tổ sư Bồ Đề Đạt Ma và hai long vị của Hòa thượng Giác Linh Bảo Thánh và Bảo Tạng.

Nối với chánh điện là giảng đường rộng 233m². Mặt trước giảng đường có ba câu đối khắc chìm sơn đen. Phía trên ba cửa ra vào gần sát mái là những ô trang trí miêu tả cành mai, sơn thủy, nhà sàn, người chèo thuyền... Đây là nơi thuyết pháp về Đạo phật và làm đàn chay cúng thí. Tiếp đến là Nhà Giảng gồm năm gian để trống và nhà Ông Giám, là nơi ăn chay của các vị sư.

Với những giá trị đặc sắc về lịch sử - văn hóa, chùa Long Bàn đã được Bộ Văn hóa - Thông tin công nhận là di tích kiến trúc nghệ thuật vào năm 1991