Chùa tọa lạc tại ấp Ngũ Tây làng An Cựu, bên trái núi Thiên Thai, nên có tên là Thiên Thai Thuyền Tôn tự, hay còn gọi là Thiên Thai nội tự, để phân biệt với Thiên Thai ngoại tự ở làng Dương Xuân.

Chùa Thuyền Tôn là một tổ đình lớn gắn liền với sự khai sáng của Tổ Liễu Quán. Vào khoảng 1708, chùa chỉ là một thảo am nhỏ bé do Ngài tạm dựng để tu chứng thiền quán. Sau khi tổ viên tịch, nền thảm am trở thành nơi xây tháp mộ và chùa được xây dựng qui mô cách đó lui vào khoảng 500m vào năm 1746 do công quả của Chưởng Thái Giám Mai Văn Hoan đời chúa Nguyễn Phước Hoạt và thập phương tín chúng hai phủ Triệu Phong xứ Thuận Hóa và phủ Quảng Ngãi xứ Quảng Nam đương thời. Đại hồng chung cũng được chú tạp trong thời kỳ này, đề niên hiệu Cảnh Hưng thứ 8.

Các vị cao túc đắc pháp của Tổ Liễu Quán đã kế tục trú trì chùa trong buổi đầu như Tế Hiệp Viên Minh, Tế Hải Viên Giác. Tế Mẫn Tổ Huấn và Tế Ân Lưu Quang đều thuộc đời thứ 36 Lâm Tế chánh tông. Tiếp theo là các hòa thượng Đại Huệ Chiếu Nhiên, Đại Nghĩa Trí Hạo. Lúc này chùa được trùng tu lần thứ nhất do sư Đại Huệ chủ trì.

Cuối thế kỷ XVIII, vào thời Tây Sơn, tăng chúng xiêu lạc, chùa bị tiêu điều. Nhưng các thiền sư Đạo Minh Phổ Tịnh, Đạo Tâm Trung Hậu vẫn còn cố gắng chống chỏi cho có ngôi chùa.

Năm 1808, Ngài Phổ Tịnh được Hoàng Hậu Hiếu Khương phong làm trú trì chùa Thiên Thọ. Ngài Đạo Tâm Trung Hậu thay thế làm trú trì, đã được tín nữ Lê Thị Ta phát tâm cúng dường trùng tu chùa.

Sau đó trú trì là Ngài Đạo Tại Sở Trí, Đại sư Tánh Thiện và Hòa Thượng Hải Nhuận kế tục cho đến cuối thế kỷ XIX. Đầu thế kỷ XX là sư Tâm Thiền. Dần dà qua thời gian chùa đã lâm vào cảnh hư hỏng đổ nát.

Mãi đến năm 1937, Hòa thượng Trừng Thủy Giác Nhiên, là pháp tử của hòa thượng Tâm Tịnh, đang giữ cương vị tăng cang chùa Thánh Duyên đã được sơn môn suy cử kiêm chức trú trì Thuyền Tôn. Hòa thượng đã ra sức phục hồi, đại trùng tu toàn diện: chính điện, tiền đường, đông phòng, tây xá, tạo nên quy mô như ngày nay.

Hơn 40 năm an trú tại cùa Thuyền Tôn, Hòa thượng đã tiếp độ tăng chúng, chấn chỉnh thanh quy, trùng tu tự vũ, lại còn góp phần trong công cuộc chấn hưng Phật Giáo và từ năm 1973 đảm nhận chức vụ Tăng Thống Giáo Hội Phật Giáo Việt Nam Thống Nhất. Đến năm 1979 Ngài viên tịch, thọ thế 102 tuổi. Tháp mộ kiến lập trong vườn chùa.

Thuyền Tôn vẫn còn bảo lưu được đường nét kiến trúc cỗ cũng như hệ thống thờ tự truyền thống. Chính điện thiết ba án thờ. Án giữa, trên hết là tượng Phật Tam Thế, phía trước là tượng Phật Thích Ca. Tiền án là tượng Bồ Tát Phổ Hiền, Chuẩn Đề và Văn Thù. Án tả thờ ba tượng: Trưởng Lão Xá Lợi Phất, Bồ Tát Quán Thế Âm và Tôn Giả Ca Diếp. Án hữu thờ Địa Tạng Vương Bồ Tát. Lại thêm hai án tả hữu tòng tự thiết trí mỗi bên 5 tượng Thập Điện Minh Vương. Mặt tiền của hai gian tả hữu thiết hai bàn thờ: bên tả là Quan Thánh, bên hữu là án thờ Thổ địa, Thổ công, Táo quân, Giám trai sứ giả và thần bổn địa Già Lam Hỏa nương.

Phía sau chánh điện tôn trí long vị của lịch đại tổ sư và các hương linh có công đức.

Nhà thơ Nguyễn Du trong thời gian làm quan dưới triều Nguyễn đã từng lên viếng chùa. Hình ảnh ngôi chùa cổ lấp ló dưới lá vàng mùa thu, vị sư già trong mây trắng và quả đại hồng chung thời Cảnh Hưng vẫn nung nấu trong nỗi lòng hoài vọng của nhà thơ qua bài:

        Vọng Thiên Thai Tự

    Thiên Thai sơn tự đế thành đông
    Cách nhất điều giang tự bất thông
    Cổ tự thu mai hoàng điệp lý
    Tiền triều tăng lạ bạch vân trung
    Kha liên bạch phát cung khu dịch,
    Bất dữ thanh sơn tương thủy chung
    Ký đắc niên tiền tằng nhất đá,
    Cảnh Hưng do quải cựu thời chung.

Dịch thơ

        Trông chùa Thiên Thai

    Thành vua, đông có núi Thiên Thai
    Cách dải sông khó tới nơi
    Chùa cổ lá vàng thu phủ kín
    Triều xưa mây trắng sãi già rồi.
    Thương cho đầu bạc còn vương lụy,
    Cùng với non xanh trót phụ lời,
    Chuông cũ Cảnh Hưng treo vẫn đó
    Nhớ hồi năm trước đã lên chơi.
(Phan Khắc Hoan và Lê Thước dịch)

Hiện nay Hòa thượng Thích Thiện Siêu đang giữ cương vị trú trì chùa Thuyền Tôn, đã và đang ra sức tôn tạo cảnh chùa, xứng đáng với uy vọng của một ngôi tổ đình Thiền phái Liễu Quán.