1974年，寶蓮禪寺獲得政府以象徵式地價批出地廣6,567平方米的木魚峰以建造大佛。寺方於1981年12月26日正式成立「寶蓮寺籌建天壇大佛委員會」，專責研究籌建工作，包括審定佛像藝術造型、建築材料及施工細則等。

1982年4月，由廣州美術學院的侯瑾輝負責製作大佛最初的石膏模型。其間不斷與負責大佛形象的藝術家斟酌商討，八易其稿，至1984年2月始完成一比五的石膏模型，并於1986年9月26日由水路從廣州運抵南京。大佛的實際鑄造、加工和安裝，主要由中國航天南京晨光機器廠（现中国航天科工南京晨光集团）負責。在南京完成铸造后，於1989年4月以海路付運香港，1989年10月13日，大佛最後一塊銅壁安裝完成。1993年12月29日，「天壇大佛」正式開光。

天壇大佛在2020年6月2日開始大規模維修保養工程。工程分兩階段，第一階段是保養佛身，佛身外圍搭建了金屬棚架，以重塑保護漆。夜間會有白色燈光效果將大佛外形呈現。2021年1月23日，隨着維修棚架搭建工作完成，基座一樓功德堂重新開放予善信參觀。2021年8月中，佛身翻新工作完成，圍繞大佛金屬工作台拆至蓮座高度，大佛臉容重讓公眾觀瞻。第二階段工程亦緊接展開，主要涉及蓮座、大佛平台及長樓梯。維修期間相關場地局部關閉，展覽廳維持開放。[1]