Chùa được xây dựng vào khoảng thế kỷ XIII-XIV thời Trần, tồn tại qa các thời Lê, Mạc, đến đầu thời Nguyễn (thế kỷ XX) thì bị hư hỏng và đổ nát.
Chùa nằm trên đồi Gò Chùa ở lưng chừng dãy núi Man và dựa lưng vào núi, bên phải là dãy núi Là, bên trái là dãy núi Nghiêm.
Năm 2006-2007, Bảo tàng tỉnh đã phối hợp với Viện khảo cổ học Việt Nam tiến hành 2 đợt thám sát khảo cổ học và cho kết quả chính chính xác về việc phát lộ dấu tích ngôi chùa với nhiều hạng mục kiến trúc như: Nền chùa, sân chùa, tháp mộ và hàng trăm hiện vật có trang trí kiến trúc tinh xảo mang đậm phong cách văn hóa Phật giáo Đại Việt, với diện tích trên 1.800m2. Đó là một cấu trúc hoàn chỉnh, ít ngôi chùa thời nay có được.
Cùng với các di vật trên, những đồ dùng sinh hoạt, thờ cúng bằng sành sứ, đồng, đất nung từ thế kỷ XIII-XIV đến thế kỷ XV-XVI cũng được phát hiện. Đây là một trong 3 ngôi chùa thời Lý – Trần hiện được biết đến của tỉnh có cấu trúc rõ ràng nằm trong tuyến phát triển của hệ thống Phật giáo Việt Nam ở vùng Đông Bắc nước ta. Phía chân đồi, cách di tích ngôi chùa cổ khoảng 200m là một chiếc giếng cổ có niên đại cùng thời với chùa.
Chiếc giếng có lòng hình tròn, đường kính bên trong là 1,31m; đường kính bên ngoài là 1,53m. Giếng được xây bằng những viên gạch khối chữ nhật, có kích thước khá đều nhau, gạch được xây nghiêng, bề mặt trong của gạch cong lõm hình lòng máng, tạo độ cong tự nhiên của lòng giếng. Tham quan và tìm hiểu những di tích cổ xưa của chùa, du khách sẽ cảm thấy rất thú vị và phát hiện được nhiều điều mới lạ.
Chính vì những ý nghĩa lịch sử, văn hóa đó, UBND xã Nhữ Hán đã chọn ngày 9 tháng Giêng để tổ chức Hội xuân Chùa Phật Lâm. Ngày hội diễn ra trang trọng, gồm phần lễ và phần hội. Dự phần lễ các đại biểu và đông đảo du khách thập phương cùng dâng hương cầu quốc thái, dân an; cùng thả những cánh chim bồ câu thể hiện ước mong hòa bình và hạnh phúc đến với mọi người, mọi nhà.
Phần hội được tổ chức vui tươi, lành mạnh với các chương trình giao lưu văn hóa, văn nghệ đặc sắc như: Hát quan họ. chơi các trò chơi dân gian…
Bà Hoàng Thị Hoa, 76 tuổi, xã Phú Lâm cho biết, bà được con gái đưa đến đây dự hội. Bà thấy rất vui và thoải mái khi đi vãn cảnh chùa và lễ chùa. Bà cầu mong cho mình và mọi người luôn khỏe mạnh, gia đình hạnh phúc, các con đều làm ăn thuận lợi, may mắn. Bà Trần Thị Trúc, tỉnh Phú Thọ phấn khởi chia sẻ: Được người thân giới thiệu nên bà đã lên đây để dự hội chùa. Đi từ xa thấy dòng người liên tục đổ về dự hội, bà cũng cảm thấy rất vui. Đứng ở sân chùa, ngắm nhìn xung quanh thấy núi non thơ mộng, bà cảm thấy tâm hồn thật thanh thản. Bà đã cùng du khách thập phương dự lễ cầu an, mong cho may mắn đến với tất cả mọi người.
Chùa Phật Lâm và chiếc giếng cổ có giá trị lớn về mặt nghiên cứu khoa học và là nơi tham quan du lịch hấp dẫn trong tuyến du lịch lịch sử văn hóa – sinh thái nghỉ dưỡng suối khoáng Mỹ Lâm, chắc chắn sẽ là điểm đến hấp dẫn cho du khách gần xa. Hiện nay, Bảo tàng tỉnh, Sở Văn hóa – Thể thao và Du lịch đang đề nghị UBND tỉnh trình Bộ Văn hóa – Thể thao và Du lịch xem xét, quyết định Chùa Phật Lâm xếp hạng di tích cấp quốc gia. Việc phục dựng chùa trong thời gian tới, đáp ứng tâm nguyện, sự mong mỏi, chờ đợi của nhân dân và đông đảo tăng ni, phật tử, góp phần phát huy những giá trị lịch sử, văn hóa của địa phương.
