Chùa Bối Khê được dựng dưới thời Trần. Hiện vật thời Trần nổi bật nhất vẫn còn giữ lại đến hôm nay là một bệ đá hoa sen với các đường nét tạo tác đặc trưng cho mỹ thuật thời đại này. Qua nhiều lần trùng tu, ngôi chùa còn lưu giữ được nhiều hạng mục kiến trúc, nhiều hiện vật quý trải dài các thời Lê sơ, Mạc, Nguyễn. Chùa có kết cấu theo kiểu “nội công, ngoại quốc”, tức gồm những tòa nhà, dãy hành lang bao bọc bên ngoài, bên trong là các hạng mục kiến trúc thờ phật, thờ thánh. Từ ngoài đi vào, nếu các chùa chỉ có ba cổng gọi là tam quan nhưng chùa Bối Khê có tới năm cổng, gọi là ngũ môn. Các chùa khác thường chỉ có một quả chuông lớn ở gác chuông, thì tại đây có đến hai quả, đều rất cổ kính, một quả đúc thế kỷ 14, một quả đầu thế kỷ 15. Đi tiếp một đoạn nữa tới gác chuông. Ở các chùa khác, gác chuông thường chỉ có một quả, thì ở Bối Khê có hai quả đúc năm 1338 và khoảng năm 1410. Các hạng mục kiến trúc khác như: Nhà bia-sắp lễ, chính điện, điện thánh, nhà tổ, nhà mẫu... đều là những hạng mục kiến trúc được lưu giữ qua nhiều thế kỷ.
Trong chùa có một kiến trúc đặc biệt, rất hiếm gặp trong kiến trúc đình chùa Việt Nam. Đó là tòa nhà thờ Đức Thánh (tức Đức Thánh Bối). Đây là tòa nhà có hai tầng, tám mái đao cong. Trong kiến trúc đình chùa Bắc Bộ, bộ khung gỗ đỡ mái thường được làm theo lối gọi là kẻ truyền. Nhưng chùa Bối Khê, bộ mái lại được đón đỡ bởi hệ thống đấu củng - một lối kiến trúc rất ít gặp, nhưng được cho là phổ biến từ thời Lê sơ trở về trước, nhất là kiến trúc cung đình.
Đức Thánh Bối là một nhân vật đặc biệt. Ngài là nhân vật có thực, tên thật là Nguyễn Bình An, sống dưới thời Trần. Đức Thánh Bối sinh ra lớn lên ở làng Bối Khê, tu học từ nhỏ. Ngài có công lớn trong tôn tạo ngôi chùa. Sau này, ngài trụ trì chùa Trăm Gian (xã Tiên Phương, huyện Chương Mỹ). Cả hai địa phương đều gắn liền với cuộc đời ngài nên đã hình thành tục kết chạ. Hai địa phương giữ mối quan hệ cho đến tận ngày nay.
Do có những giá trị lịch sử, tôn giáo, văn hóa đặc biệt cho nên chùa Bối Khê được công nhận là Di tích quốc gia đặc biệt, đồng thời, là một địa chỉ du lịch tâm linh hấp dẫn trên địa bàn huyện Thanh Oai .