桑耶寺的全名是“贝扎玛桑耶敏久伦吉白祖拉康”，藏文含义为“吉祥红岩思量无际不变顿成神殿”。公元7世纪时，吐蕃赞普松赞干布分别与尼泊尔、唐王朝联姻，迎娶了赤尊公主和文成公主，同时也将佛教引入了西藏。虽然当时修建了大昭寺和小昭寺，但这些寺院主要用作王室供养佛像，或者给外来的游方僧提供落脚地点，寺内实际上并没有修行的僧侣。
8世纪末，吐蕃达到了其全盛时期。时任赞普的赤松德赞笃信佛教，他将印度的两位佛教大师寂护和莲花生（padma byung gnas）迎请至西藏弘扬佛法，并决定为他们修建一座寺院。经过莲花生等人的实地勘测，最终选址在靠近吐蕃冬宫的雅鲁藏布江北岸兴建，并由寂护设计出了建设方案。据《巴協》记载，762年，赤松德赞亲自为寺院举行奠基，此后在莲花生的主持下，经过长达十二年时间的建造，到775年终告落成。由于有传说在初建时，赤松德赞急于想知道建成后的景象，于是莲花生就从掌中变出了寺院的幻象，赤松德赞看后不禁惊呼“桑耶”（意为“出乎意料”、“不可想象”），后来就把这一声惊语作为了寺名。[1]
桑耶寺落成后举行了盛大的开光仪式。赤松德赞又从唐朝、印度和于阗等地邀请来僧人住寺传经译经，并宣布吐蕃上下一律遵奉佛教。此外，他还亲自挑选了七名贵族子弟剃度为僧，成为桑耶寺的第一代喇嘛，也是西藏的第一批出家僧人，史称“预试七人”（sad-mi mi-bdun）。因此桑耶寺是西藏第一座具备佛、法、僧三宝的正规寺院，在藏传佛教界拥有崇高的地位。
9世纪中叶，吐蕃禁止佛教传播，桑耶寺也遭到封禁。10世纪后期重新开放后，这里遂成为宁玛派（红教）的中心寺院。萨迦派统治时期，对该寺进行过修葺，并派遣僧人住寺，此后就形成了宁玛、萨迦两派共处一寺的局面。
桑耶寺是以古印度波罗王朝在摩揭陀所建的欧丹达菩提寺（o-tanta-pu-ri，飞行寺）为蓝本兴建的，虽然后世因为火灾而多次重建，但建筑格局始终保持了初建时的风貌。目前寺内的建筑大都是在七世达赖时重建的，占地面积约11万平方米。寺院的平面为椭圆形，按佛经中的世界构造进行了布局，整体磅礴大气，宏伟壮观。
桑耶寺的核心建筑乌策大殿位于全寺的中央位置，象征着宇宙中心、也是佛之居所的须弥山。大殿的南北两侧修建了象征太阳和月亮的妙满殿和妙宝殿，在东西南北方向修建了四座大殿，象征四大部洲，四大殿的两边再各有一座配殿，象征八小部洲。大殿的四角外有红、绿、黑、白四座形制特殊、风格不同的舍利塔，分别象征四大天王。这些建筑都被一堵圆形的围墙所包围，象征着世界的边缘——铁围山。
乌策大殿
乌策大殿（乌孜仁松拉康）又称多吉德殿，是寺中最高大壮观的建筑，总面积约8900平方米。大殿坐西朝东，外观似有五层，内部实际只有三层，每层的高度在5.5米到6米之间。殿堂的底层为藏式建筑，中层为汉式建筑，上层为印度风格，分别由三地的工匠设计施工，因此也有人把寺院称作“三样寺”。
大殿之外有一周回廊，开东、南、北三座大门。东面门楼顶上饰有经幢，檐下悬挂巨幅“鲜布”。门左右的墙上饰有象征吉祥富贵的浮雕名叫“扎西塔结”。门楼与左右回廊相接，廊下有双排柱，廊壁上绘满了精美的壁画。
大殿底层分成两部分，前为经堂，后为佛殿。经堂面阔七间，进深四间，两侧分立着藏传佛教的先驱“预世七人”像。佛殿四周为千佛壁画，殿中供奉一尊用整块巨石雕出的释迦牟尼像，高3.9米，据说在建庙伊始便已存在。在佛像两侧各有5尊菩萨像和1尊护法神像，是近年来新建造的。
中层有佛殿和达赖喇嘛寝宫，是汉族的经堂式建筑。其廊道上有著名的“西藏史”壁画，记述了从远古传说罗刹女与神猴结合繁衍藏族开始，一直到九世达赖统治时期的历史。殿堂内现供奉莲花生大师像和释迦牟尼、无量光佛的铜像。
上层殿中有双排的回字形立柱，中央供大日如来佛，两旁有八大菩萨及许多欢喜佛的佛像，均依印度人的外形塑造。殿顶为金刚宝座式顶，中间三檐攒尖顶，四角均为单檐攒尖顶，也是印度风格。
另外，在乌策大殿的东门前还有一幢九层的展佛殿，每逢藏历晒佛节，都会将巨幅释迦牟尼绣像挂在高墙上。但文化大革命期间，该殿的上面六层被拆毁，故现只存三层。
在东门的南侧有立于赤松德赞时期的方柱形石碑，风格古朴，没有花纹等装饰。这就是著名的《桑耶兴佛证监碑》，碑文均为古代藏文，内容是公元779年赤松德赞为供养桑耶寺作出的盟誓。在大殿的门廊内还有赤松德赞王妃与王子赤德松赞所铸的大钟，是西藏地区铸造的第一口铜钟。钟体镌刻藏文铭文，记颂了赤松德赞弘扬佛法的事迹。
乌策大殿和白塔
乌策大殿外有象征四大部洲的神殿。正东为江白林，供奉文殊菩萨像。正西为强巴林，供奉弥勒佛像。正南为阿雅八津林，供奉无量光佛像。正北为桑结林，原供奉释迦牟尼铜像，现奉千佛像，其壁画以佛母讲经图为主。
乌策大殿的四角有红绿黑白四塔，象征四大天王。黑塔为条砖砌成，塔身如三叠覆锅。绿塔以绿色琉璃砖砌筑，共有三层，下两层四面各开龛室，顶层为覆钵式塔身。白塔塔身方形，腰部以上逐层收缩为阶梯状，塔基四周的方形围墙上有108座小塔。红塔周身土红色并泛有光泽，形状似方而实圆，状若覆钟。
桑耶寺的围墙长1008米，高4米，墙上每隔1米就有一座红陶塔，共1008座佛塔。墙四面各开一座大门，东门为正门。寺内还有赤松德赞妃子的行宫曲姆林松（三妃宫）以及经房、译经场、库房、僧舍等建筑。在离围墙不远处，有一圈麻呢廊洛墙，两墙之间有转经道等。
桑耶寺内珍藏有大量泥塑、石雕、壁画等艺术品。在各殿堂、回廊和甬道的墙壁上，随处都有壁画和唐卡（佛教卷轴画），题材主要有佛像、菩萨像、佛教故事和桑耶寺全景图等。此外还有不少西藏史记、莲花生传记和反映当地风土人情、僧众生活的画作，为其他寺院所罕见。
