동화사의 창건에 대해서는 두 가지 다른 주장이 있다. 
동화사 사적비 桐華寺 寺跡碑 에 의하면, 신라 소지왕 15년(493) 극달極達화상이 창건하여 유가사瑜伽寺라 부르다가 흥덕왕 7년(832) 심지心地대사가 중창할 때 오동나무가 겨울에 상서롭게 꽃을 피웠다 하여 동화사 桐華寺 라 이름을 고쳤다고 전한다. 
또한 삼국유사에 의하면 진표 율사로부터 영심 永深대사에게 전해진 팔간자를 심지 대사가 받은 뒤 팔공산에 와서 이를 던져 떨어진 곳에 절을 지으니 이곳이 바로 동화사 첨당 籤堂 북쪽 우물이 있는 곳이었다는 이야기가 실려 있다. 
이상의 두 가지 창건설 가운데 신라 흥덕왕 7년(832) 심지 대사가 중창한 시기를 사실상 창건으로 보는 게 일반적인 견해이다. 
동화사는 창건 뒤 현재의 대가람으로 정비되기까지 여러 차례 중창과 개축이 이루어졌다.

동화사는 신라말인 934년 영조 靈照선사, 고려 명종 20년(1190) 지눌보조 普照국사, 고려 충렬왕 24년(1298)홍진 弘眞국사에 의해 각각 중창 중건되었다. 
보조국사는 호국불교 이념을 구현하기 위해 동화사 중창에 크게 공헌하여 동화사와 염불암에 영정이 모셔져 있다. 또 고려 말기 대표적인 고승인 홍진 국사는 동화사를 하안소 下安所로 삼고 대규모 중창을 이루었다.

현재 해탈교 건너편에 국사를 기리는 부도가 남아있다. 조선 시대에는 선조 39년 (1606) 유정 惟政사명대사, 숙종 3년(1677) 상숭 尙崇대사, 영조 8년(1732) 관허 冠虛, 운구 雲丘, 낙빈 洛濱, 청월 晴月 대사 등이 각각 중창 중건하였다.

대웅전을 비롯하여 천태각, 영상전, 봉서루, 심검당 등 현존하는 당우들은 대부분 조선조 영조 때 중창한 건물들이다. 지난 1992년 통일약사여래석조대불의 낙성을 전후해 동화사의 많은 당우들이 새롭게 지어졌다.