Theo Từ điển Di tích Văn hóa Việt Nam (Hà Nội, 1993), thì chùa Trấn Quốc nguyên là chùa Khai Quốc, dựng từ thời Tiền Lý (Lý Nam Đế, 541-547), tại thôn Y Hoa, gần bờ sông Hồng. Đến đời Lê Trung Hưng (1615), chùa được dời vào trong đê Yên Phụ, dựng trên nền cũ cung Thúy Hoa (thời nhà Lý) và điện Hàn Nguyên (thời nhà Trần). Trong các năm 1624, 1628 và 1639, chùa tiếp tục được trùng tu, mở rộng. Trạng nguyên Nguyễn Xuân Chính đã soạn bài văn bia dựng ở chùa vào năm 1639 về công việc tôn tạo này. Đầu đời nhà Nguyễn, chùa lại được trùng tu, đúc chuông, đắp tượng. Năm 1821, vua Minh Mạng đến thăm chùa, ban 20 lạng bạc để tu sửa. Năm 1842, vua Thiệu Trị đến thăm chùa, ban 1 đồng tiền vàng lớn và 200 quan tiền, cho đổi tên chùa là Trấn Bắc. Nhưng tên chùa Trấn Quốc có từ đời vua Lê Hy Tông đã được nhân dân quen gọi cho đến ngày nay.