Der Bau der künstlichen Grotte wurde auf dem Höhepunkt der Silla-Kultur im Jahre 751 begonnen und im Jahre 774 fertiggestellt.

Während der neokonfuzianischen Joseon-Dynastie (1392–1910) verlor der Buddhismus stark an Bedeutung und das Heiligtum geriet in Vergessenheit. Bäume und Sträucher überwucherten den Eingang, Gewölbeteile stürzten ein.

Erst 1909 wurde die Grotte wiederentdeckt und unter der japanischen Herrschaft (1910–1945) begann eine teilweise unsachgemäße Restaurierung.

In den Jahren 1961–1966 erfolgte durch die koreanische Regierung unter Park Chung-hee eine umfassende Restaurierung. Zur Klimaregulierung und als Schutz vor den Besucherströmen wurde der Grotteneingang mit einer Glasscheibe verschlossen und ein Holzgebäude als Eingangsbereich vorgebaut.

1962 wurde die Seokguram-Grotte zum südkoreanischen Nationalschatz Nummer 24 erklärt und 1995 zusammen mit dem 2 km bergab gelegenen Bulguksa-Tempel von der UNESCO unter dem Titel Grottentempel Seokguram und Tempel Bulguksa in die Welterbeliste aufgenommen.