Chùa Diệu Đế nguyên là nhà cũ của Phúc Quốc Công (ông ngoại của vua Thiệu Trị), nơi nhà vua Thiệu Trị ra đời năm 1807. Sau khi lên ngôi, vua Thiệu Trị đã cho xây dựng chùa Diệu Đế tại “tiềm để” của mình.
Năm 1844 nhà vua đã tôn tạo và sắc phong làm Quốc tự. Chùa trở thành một danh lam của đất kinh đô Huế.
Hương án tôn trí kim vị vua Thiệu Trị tại chùa Diệu Đế (Ảnh: Hiếu Trương)
Tháng 6/1885, vua Hàm Nghi cho triệt giải chùa Giác Hoàng trong Kinh Thành và chuyển các tượng Phật ra thờ tại chùa Diệu Đế. Nhưng sau đó kinh đô thất thủ, phủ đường Thừa Thiên bị Pháp chiếm đóng, triều đình Đồng Khánh sử dụng Trí Tuệ Tinh Xá làm phủ đường của phủ Thừa Thiên, Cát Tường Từ Thất làm sở đúc tiền, hai nhà Tả, Hữu tăng phòng được dùng làm trụ sở cho Khâm Thiên Giám và nhà lao của phủ Thừa Thiên.
Năm 1887, nhiều dãy nhà bị triệt bỏ, chùa chỉ còn lại điện Đại Giác, gác Đạo Nguyên, 2 cổ lâu bát giác và cửa tam quan.
Năm 1910, lại dẹp bỏ gác Đạo Nguyên và hai lầu chuông trống, chùa Diệu Đế ngày càng xuống cấp.
Năm 1930, trong phong trào chấn hưng Phật giáo, chùa Diệu Đế được dùng làm trụ sở của Hội Phật học An Nam.
Năm 1950, điện Đại Giác được xây dựng lại, đổi tên thành điện Đại Hùng, hai bên có hai nhà Lôi Gia. Sau điện Đại Hùng là tăng xá và các nhà phụ của chùa.
Tháng 5/1885, kinh thành bị thất thủ, quân Pháp chiếm đóng một số địa điểm quan trọng của triều đình. Nam Triều phải lấy Trí Tuệ tịnh xá, Cát Tường từ thất của chùa Diệu Đế để làm trú sở cho phủ đường Thừa Thiên.
Năm 1887, đa số các dãy nhà của chùa bị triệt hạ. Còn lại Đại Giác điện, Chung lâu, Đạo Nguyên các, cổ lâu, trung đình và tam quan lâu còn giữ lại. Năm 1889, vua Thành Thái ban cho Hòa thượng Thanh Minh - Tâm Truyền 3000 quan tiền để trùng tu chùa Diệu Đế, tuy nhiên vẫn không thể khôi phục lại quy mô như cũ.
Năm 1904, một cơn bão lớn đã làm sụp đổ một số điện thờ. Đến năm 1910, gác Đạo Nguyên do bị hư hỏng nặng nên phải triệt hạ, chỉ còn hại cổ lâu và chung lâu. Đến năm 1953, Hòa thượng Diệu Hoằng đã trùng tu lại chùa dưới sự giúp sức của bà Từ Cung và các Phật tử. Chùa Diệu Đế khi ấy có quy mô được thu gọn như ngày nay.
Năm 2018, Quốc tự Diệu Đế được khởi công đại trùng tu. Toàn bộ phần chánh điện cũ có từ năm 1953 được giữ lại nguyên vẹn.