光孝寺于東晉義熙（455～418）年間覺禪建。北宋崇寧二年（1103）徽宗賜名崇寧萬壽寺，政和元年（1111）重賜名天寧萬壽寺，并賜寺田5000畝。南宋紹興八年（1138）高宗為徽宗設道場，敕改名報恩光孝禪寺，紹興三十一年毀于戰火。

慶元二年（1196）德范任住持，先建百尺鐘樓，再建重檐八楹、高一百一十尺的最吉祥殿，置化、菩薩羅漢塑像31尊，佛像后陡壁上嵌彩塑海島，工藝精湛。又建高閣六楹，用寧宗在潛邸時書賜的“碧云”2字作題額，同時建成方丈室、寮房、廚庫、水陸堂及左右廡廂。慶元六年四月，陸游撰寫《報恩光孝禪寺最吉祥殿碑記》，勒石為志。明崇禎四年（1631），方志應聘來寺，重修殿宇，此后光孝寺正殿最吉祥殿成為祝禧道場，地方官朝賀、慶典均在此行禮。

清乾隆九年（1744），性慧自寶華山分燈來寺任住持，光孝寺改屬律寺，稱光孝律寺，性慧為光孝律寺工世祖。后經圓能、明慈、定運3代相繼努力，至乾隆四十年前后修成香雨樓、左右長廊、觀音殿、地藏殿、韋馱殿、天王殿、山門、方丈前后樓、齋堂、祖堂、祝禧廳事（專供地方官祝禧用）等。祝禧廳事后又建千華戒壇，高十級、周長七丈八尺，白礬三石砌成。

光孝寺曾藏有不少珍貴文物,可惜后來大部分散失,現保存完好的還有:貝葉經數頁、乾隆版《龍藏》1部、舊拓《汝帖》上下冊、王振鵬《歷代賢后妃圖》冊頁12幅祝允明草書長卷1卷、董其昌手書《心經》1卷、《豐樂亭記》手卷1幀、《金剛經》碑拓1卷、朱耷花鳥冊頁10幅以及各種質地的觀音像、羅漢像、念珠、手珠等。《龍藏》于1957年藏經樓被拆時交圖書館保存，1986年回歸光孝寺。《汝帖》等民國38年由南亭攜往上海，經靜安寺監院白圣出面存入上海中國銀行保險箱中。由于南亭法孫成一、妙然及了中、賈勁松等努力，1989年亦回歸光孝寺。