Chùa Bắc Biên gốc là ngôi chùa của làng An Xá vốn tọa lạc trong thành Đại La trước khi Lý Thái Tổ từ Hoa Lư ra đây lập kinh đô Thăng Long. Năm 1010 dân làng dời nhà cửa và cả chùa ra bãi giữa sông Hồng để nhường chỗ cho vua xây cung điện. Năm 1893 ngôi chùa lại chuyển sang tả ngạn do sông Hồng đổi dòng. Nhưng bờ sông vẫn cứ bị xói lở nên đến năm 1920 chùa phải dời sâu vào chân đê.
Do vị trí địa lý biến đổi nên tên chùa cũng thay đổi từ An Xá sang Cơ Xá rồi Phúc Xá và nay gọi theo tên làng ngụ cư là Bắc Biên. Ngoài việc thờ Phật, chùa Bắc Biên còn thờ thái úy triều Lý là Lý Thường Kiệt, vị anh hùng dân tộc quê tại làng An Xá. Năm 1976, chính quyền phải di toàn bộ số dân còn lại ở bãi Phúc Xá về các xã bờ bắc sông Hồng và tượng Lý Thường Kiệt được rước vào thờ tại đình Phúc Xá.
Chùa Bắc Biên nằm trong một khuôn viên um tùm cây xanh rộng gần 3000m2, cạnh ngôi đình Phúc Xá, cả hai cùng quay mặt hướng nam nhìn ra một ao sen. Có thể vào chùa qua cổng đình, hoặc đi qua cổng chùa từ phía đường làng rồi men bờ ao đến tận tam quan, nơi đặt một tấm bia to ghi lại việc trùng tu, tôn tạo. Dáng dấp chùa hiện nay mang phong cách nghệ thuật kiến trúc thời Nguyễn
Tam quan gồm 3 cửa xây 2 tầng, mái đắp ngói ống giả, trên gác giữa treo chuông to. Dọc trụ biểu chính có đắp đôi câu đối chữ Hán:
Hùng sơn Nhĩ thuỷ danh lam tính
Xá tự Hàm châu cảnh sắc tân
Du khách đi qua tam quan sẽ thấy một sân gạch với hòn non bộ, ở giữa mới đặt một pho tượng Quan Âm Nam Hải trắng toát, xung quanh có nhiều cây cảnh và cổ thụ. Ngoài ra còn có vườn tháp mộ ở phía cổng chùa mở ra đường làng.
Tiền đường rộng 5 gian, kết nối với hậu cung 3 gian theo hình chuôi vồ. Trong tam bảo có các vì kèo kết cấu kiểu giá chiêng, trên xà chạm khắc hình cây trúc. Các kẻ hiên chạm hình rồng, trúc; tàu mái, các xà cũng chạm rồng, phía trên trang trí hình hoa lá cúc, trúc, mai… Cạnh tòa tiền đường có một nhà Mẫu thờ Tam phủ, xa hơn là nhà khách ở vị trí hữu vu. Bên tả vu là nhà thờ Tổ cũng 5 gian, hai gian đầu hồi làm trai phòng.
Ngày 21-01-1989, chùa Bắc Biên đã được xếp hạng Di tích lịch sử văn hóa quốc gia. Ở đây hiện lưu giữ một chuông đồng lớn đúc năm Canh Ngọ niên hiệu Chính Hòa thứ 11 (1690). Thân chuông cao 0,95m; đường kính miệng 0,65m, quai cao 0,3m tạo tác thành 2 hình rồng đấu lưng vào nhau. Bài minh “An Xá tự chung” dài hơn 4500 chữ cho biết lai lịch của làng và chùa. Ngoài ra còn có 3 tấm bia đá, 2 quả chuông nhỏ đúc đời Bảo Đại, 3 bát hương đồng và 36 pho tượng Phật giáo.
Trong tam bảo, trên cùng là bộ tượng Tam thế Phật. Hàng thứ hai thấp hơn có tượng A Di Đà, bên trái là Quán Thế Âm, bên phải là Đại Thế Chí. Tiếp dưới là tượng Di Lặc ở giữa Văn Thù và Phổ Hiền. Bàn phía trước có tượng Ngọc Hoàng, hai bên là Nam Tào, Bắc Đẩu. Đầu hương án đặt tượng Thích Ca sơ sinh đứng trong toà Cửu Long. Hai bên thiêu hương lại có tượng công chúa Từ Hoa dạy nghề trồng dâu nuôi tằm cho làng và tượng Quan Âm tống tử (Thị Kính). Giáp 2 đầu hồi tiền đường còn bày ban thờ đức Thánh hiền và ban thờ Lý Thường Kiệt.