ความเป็นมาของปราสาทสระกำแพงใหญ่ ยังไม่สามารถยืนยันได้แน่ชัดว่าสร้างขึ้นมาในสมัยใดหรือศักราชใด ถึงแม้จะพบจารึกที่โบราณสถานแห่งนี้ ข้อความในจารึกกล่าวถึงการซื้อที่ดินถวายแก่เจ้านายผู้ล่วงลับคือ "กมรเตงชคตศรีพฤทเธศวร" ไม่ได้กล่าวถึงการสร้างปี พ.ศ. 1585 ที่ปรากฏในจารึกไม่ใช่ปีที่สร้างปราสาท ระยะดังกล่าวในกัมพูชาเป็นสม้ยที่พระเจ้าสุริยวรมันที่ 1 ครองราชย์ แต่มิได้หมายถึงพระองค์เป็นผู้สร้าง จากการศึกษาลาดลายต่าง ๆ ทางด้านศิลปกรรมและสถาปัตยกรรม ปราสาทสระกำแพงใหญ่ น่าจะมีอายุอยู่ในศิลปะเขมรแบบคลังต่อบาปวน หรือประมาณกลางพุทธศตวรรษที่ 16 ถึงพุทธศตวรรษที่ 16 ตอนปลาย

ปราสาทสระกำแพงใหญ่เป็นศาสนสถานแบบเขมร ทั้งในด้านศิลปกรรมและสถาปัตยกรรม รวมทั้งความเชื่อในการนับถือศาสนาจากหลักฐานที่ปรากฏสันนิษฐานว่าเดิมเป็นศาสนสถานในศาสนาฮินดู โดยดูจากทับหลังที่สลักภาพบุคคลเล่าเรื่องราวต่าง ๆ เกี่ยวข้องกับความเชื่อในศาสนาฮินดูภายหลังเมื่อพระพุทธศาสนาเข้ามามีอิทธิพลในดินแดนแถบนี้จึงเปลี่ยนเป็นศาสนสถานของศาสนาพุทธโดยได้ขุดพบพระพุทธรูปนาคปรกปางสมาธิ สูง 1.33 เมตร