光孝寺于东晋义熙（455～418）年间觉禅建。北宋崇宁二年（1103）徽宗赐名崇宁万寿寺，政和元年（1111）重赐名天宁万寿寺，并赐寺田5000亩。南宋绍兴八年（1138）高宗为徽宗设道场，敕改名报恩光孝禅寺，绍兴三十一年毁于战火。
庆元二年（1196）德范任住持，先建百尺钟楼，再建重檐八楹、高一百一十尺的最吉祥殿，置化、菩萨罗汉塑像31尊，佛像后陡壁上嵌彩塑海岛，工艺精湛。又建高阁六楹，用宁宗在潜邸时书赐的“碧云”2字作题额，同时建成方丈室、寮房、厨库、水陆堂及左右庑厢。庆元六年四月，陆游撰写《报恩光孝禅寺最吉祥殿碑记》，勒石为志。明崇祯四年（1631），方志应聘来寺，重修殿宇，此后光孝寺正殿最吉祥殿成为祝禧道场，地方官朝贺、庆典均在此行礼。
清乾隆九年（1744），性慧自宝华山分灯来寺任住持，光孝寺改属律寺，称光孝律寺，性慧为光孝律寺工世祖。后经圆能、明慈、定运3代相继努力，至乾隆四十年前后修成香雨楼、左右长廊、观音殿、地藏殿、韦驮殿、天王殿、山门、方丈前后楼、斋堂、祖堂、祝禧厅事（专供地方官祝禧用）等。祝禧厅事后又建千华戒坛，高十级、周长七丈八尺，白矾三石砌成。
光孝寺曾藏有不少珍贵文物,可惜后来大部分散失,现保存完好的还有:贝叶经数页、乾隆版《龙藏》1部、旧拓《汝帖》上下册、王振鹏《历代贤后妃图》册页12幅祝允明草书长卷1卷、董其昌手书《心经》1卷、《丰乐亭记》手卷1帧、《金刚经》碑拓1卷、朱耷花鸟册页10幅以及各种质地的观音像、罗汉像、念珠、手珠等。
《龙藏》于1957年藏经楼被拆时交图书馆保存，1986年回归光孝寺。《汝帖》等民国38年由南亭携往上海，经静安寺监院白圣出面存入上海中国银行保险箱中。由于南亭法孙成一、妙然及了中、贾劲松等努力，1989年亦回归光孝寺。
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