Sách Từ điển Di tích Văn hóa Việt Nam (Hà Nội, 1993) cho biết chùa do Hòa thượng Tu Pháp, tự Chí Khả khai sáng vào năm 1739 đời Vua Lê Ý Tông (năm thứ hai đời Chúa Nguyễn Phúc Khoát) với tên là chùa Tịnh Nghiệp. Đến đời Vua Gia Long, vua ban tên gọi là Tịnh Quang. Chùa được trùng tu năm Minh Mạng thứ 21 (1941). Đến năm 1972, chùa bị hỏng hoàn toàn do chiến tranh.

Sách Du lịch Bắc miền Trung (NXB. Thuận Hóa, Nghệ An, Thanh Hóa, 2001) cho biết chùa có tên là Am Tịnh Độ. Năm Kỷ Sửu, Vĩnh Hựu thứ 5 (1739), Chúa Nguyễn Phúc Khoát trong một dịp ngự giá ra Quảng Trị, cảm khái với cảnh trí chốn Phật đường và tiếng tăm của chùa trong dân chúng, Chúa thân thân hành ngự bút viết năm chữ “Sắc tứ Tịnh Quang Tự”, cho làm bảng sơn son thếp vàng để tặng cho chùa.

Trong Kỷ yếu lễ khánh thành Tổ đình Sắc tứ Tịnh Quang (2001), nhà nghiên cứu Phật học Lê Mạnh Thát cho biết, nếu không ra đời trước năm 1558 thì đến khi Nguyễn Hoàng vào trấn nhậm tại Ái Tử, chắc chắn ngôi chùa này đã xuất hiện rồi. Đến khoảng những năm 1600 – 1650, chắc hẳn đã có nhiều vị thiền sư nổi tiếng đến trụ trì ở đây, mà hiện nay ta chỉ biết tên hai vị. Đó là Lục Hồ Viên Cảnh, bổn sư của Thiền sư Minh Châu Hương Hải và Đại Thâm Viên Quang, vị thầy đã dạy về thiền lý cho Minh Châu Hương Hải.

Chùa đã qua 9 lần đại trùng tu. Năm 1997 là lần trùng tu lớn nhất với kinh phí gần 2 tỷ đồng do Hòa thượng Thích Chánh Liêm làm Trưởng ban Tái thiết. Lễ đặt đá trùng tu được cử hành vào ngày 26 – 3 – 1997. Ngôi chùa hiện nay có chiều sâu 31m, rộng 27m, cao gần 15m, đã tổ chức khánh thành trang nghiêm trọng thể vào ngày 12 – 3 – 2001 (18 – 2 năm Tân Tỵ).

Điện Phật được bài trí tôn nghiêm. Điện chính giữa thờ Tam Thế Phật. Chùa có pho tượng đức Phật Thích Ca bằng đồng nặng 2700 kg, đúc năm 1997 và chiếc trống lớn bằng da trâu, đường kính mặt trống là 165 cm.

Chùa được Bộ Văn hóa – Thông tin công nhận là Di tích lịch sử – văn hóa quốc gia.