妙应寺白塔系元代开国皇帝元世祖忽必烈入京后的开国工程，聘请尼泊尔工匠阿尼哥设计制造，并且在中国汉地首次引入了尼泊尔的覆钵式塔图样，此塔式渊源于古印度的窣堵波，成为建造在汉地的第一座覆钵式塔（又称喇嘛塔），具有十分重要的历史地位。元至元十六年（1279）白塔历时八年修建完成，迎请释迦佛舍利藏于塔中，名之为“释迦舍利灵通宝塔”。与此同时，忽必烈命人以白塔为中心，向四方各射一箭，以箭落之地为界，建起元代“大圣寿万安寺”，又称“西苑”。但此座大圣寿万安寺如有天数，与元朝建都北京同始，又在元朝灭亡的元至正二十八年（1368）年遭雷击焚毁，仅存白塔。明宣德八年（1433）明宣宗朱瞻基敕令修葺白塔。明天顺元年（1457）修建寺庙皇家敕赐“妙应寺”。明成化元年（1465）在白塔塔座周围加修了108座铁灯龛。清代对白塔屡有修葺，妙应寺白塔庙会始盛，当地有“八月八，走白塔”的习俗。

 妙应寺白塔是元朝进入北京建立都城的重要标志，由于此前该处有辽塔藏有舍利并放出红光，刘侗在《帝京景物略》中记载当时辽金盛行儿歌“塔儿红，北人来坐主人翁；塔儿白，南人坐主北人客。”暗合元朝入主北京之意，故忽必烈十分崇信，一统山河后即着意在此辽塔基础上修建新塔，而后在重建白塔时果然从辽塔内发现舍利二十粒，青泥制法舍利小塔二千，使忽必烈更加认为天数已定，故在此隆重兴建巨大的白塔。

    1978年在对因唐山大地震造成妙应寺白塔十三天塔刹损坏而进行的维修时，在铜塔顶内部发现清乾隆十八年（1753）修缮时存留在此的724函《大藏经》，这是清朝唯一官刻的汉文大藏经，款识为“大清乾隆癸酉年敬装”。另还有清乾隆帝手书《般若波罗蜜多心经》和藏文《尊胜咒》各一部，并有33粒舍利子、44颗红宝石与相传是乾隆受戒时的五佛冠和补花袈裟重现于世，现均藏于北京首都博物馆。