Được xem là một trong ba chốn tổ lớn của vùng Kinh Bắc, chùa Kim Tràng đến nay vẫn gìn giữ gần như trọn vẹn những giá trị văn hóa, tín ngưỡng truyền thống cùng hệ thống kiến trúc nghệ thuật đặc sắc. Ngôi chùa từng là niềm tự hào của người dân địa phương, đặc biệt trong bối cảnh Bắc Giang từ lâu vốn nổi tiếng là vùng đất có nhiều chùa cổ và trung tâm sinh hoạt Phật giáo quan trọng.

Theo địa giới hành chính xưa, chùa Kim Tràng thuộc xã Kim Tràng, tổng Tuy Lộc Sơn, huyện Yên Thế. Ngày nay, địa điểm này nằm trên địa bàn xã Cao Thượng, tỉnh Bắc Ninh.

Theo truyền thuyết dân gian, vào thời Lê Trung Hưng (khoảng thế kỷ XVII – XVIII), có một vị sư tăng tu hành tại chùa Vĩnh Nghiêm thuộc huyện Phượng Nhãn (nay là Yên Dũng, tỉnh Bắc Ninh). Trong một lần vân du qua làng Kim Tràng, nhà sư bắt gặp một cảnh tượng khá đặc biệt: những đứa trẻ chăn trâu trong làng thường lấy cành cây, đắp đất để dựng thành hình một ngôi chùa nhỏ, rồi hái hoa quả trên núi mang về đặt làm lễ trước “bàn thờ Phật”. Dù chỉ là trò chơi trẻ con, nhưng cách các em bày biện hương hoa, lễ bái lại thể hiện sự thành kính và niềm vui hồn nhiên đối với việc thờ Phật.

Nhìn thấy cảnh tượng ấy, vị sư dừng lại quan sát và bắt đầu xem xét thế đất của khu vực. Sau khi khảo sát địa hình, ông nhận thấy núi Dinh tuy không cao nhưng lại nằm ở vị trí khá đặc biệt, án ngữ giữa khu vực cầu Cần và cầu Quận. Phía trước mỏm núi có dòng Nhâm Ngao chảy từ vùng cầu Vồng xuôi về Phú Khê. Hai bên mỏm núi lại có nhiều dãy núi nhỏ uốn lượn, tạo thành thế đất vòng cung bao bọc. Tổng thể địa hình khiến khu đất trông giống như một đóa hoa sen đang nở, hướng mặt ra phía dòng nước. Phần đài và cuống hoa kéo dài qua làng Đông và làng Um, nối với dãy núi Dành hùng vĩ phía xa, tạo thành một thế đất đẹp theo quan niệm phong thủy truyền thống.

Nhận thấy đây là vùng đất linh thiêng, có thế núi thế sông hài hòa, vị sư đã vào làng khuyên bảo và vận động người dân cùng chung sức dựng chùa để làm nơi thờ Phật và tu hành. Người dân trong vùng đồng lòng hưởng ứng, cùng nhau góp công, góp của để xây dựng chùa. Ban đầu, thôn Đông tiến hành dựng chùa trước, sau đó làng Kim Tràng tiếp tục mở rộng và hoàn thiện công trình.

Sau khi chùa được xây dựng xong, dân làng đã cung thỉnh vị sư về trụ trì và đặt tên chùa là “Chân Linh Ứng Tự”, với ý nghĩa là ngôi chùa linh thiêng, nơi hội tụ sự linh ứng của đất trời. Ngôi chùa khi hoàn thành có quy mô khá lớn, được xây dựng theo kiểu kiến trúc “nội công ngoại quốc”, một kiểu bố cục truyền thống thường thấy ở các ngôi chùa lớn thời bấy giờ, tương tự như mô thức kiến trúc của chùa Vĩnh Nghiêm.

Từ khi chùa được dựng lên, người dân trong vùng và các khu vực lân cận thường xuyên đến dâng hương lễ Phật, khiến nơi đây dần trở thành một trung tâm sinh hoạt tín ngưỡng quan trọng của địa phương. Sau khi viên tịch, vị sư khai sơn được an táng tại tháp ở phía trước chùa. Để tưởng nhớ công lao dựng chùa và khai mở Phật pháp tại vùng đất này, người dân đã tạc tượng thờ ông trong chùa và tôn làm sư tổ đầu tiên của chùa Kim Tràng.

Đến năm Cảnh Thịnh thứ 8 (1800) dưới thời Tây Sơn, người dân trong vùng tiếp tục quyên góp tiền của để trùng tu, tôn tạo chùa. Trong đợt tu sửa này, một quả chuông đồng lớn đã được đúc và một tòa gác chuông cũng được dựng lên, góp phần hoàn thiện thêm quy mô kiến trúc của ngôi chùa.