วัดตลิ่งชันสร้างขึ้นในสมัยอยุธยาตอนปลาย ประมาณ พ.ศ. 2310 ได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมาเมื่อ 18 พฤษภาคม 2525 ไม่ปรากฏหลักฐานว่าผู้ใดสร้าง รากฐานอุโบสถเก่าซ้อนอยู่ใต้อุโบสถหลังปัจจุบัน และใต้ฐานชุกชีลงไปใต้ดินก็มีฐานชุกชีเก่าอยู่ ได้รับการบูรณปฏิสังขรณ์ เมื่อปี พ.ศ. 2460, 2507 และ 2519 ยังเชื่อว่ามีการปฏิสังขรณ์ในช่วงรัชกาลที่ 3 เพราะจิตรกรรมฝาผนังในพระอุโบสถมีการใช้พื้นหลังเป็นสีน้ำเงินที่เป็นที่นิยมในช่วงสมัยนั้น[1]

จากหลักฐานทางสถาปัตยกรรมพบว่าใบเสมาเก่าที่ทำขึ้นจากหินทรายแดงและพระพุทธรูปองค์ประธานทรงเครื่องใหญ่ตามแบบนิยมในสมัยอยุธยาตอนปลาย ส่วนพระพุทธรูปยืนบนฐานชุกชี 2 องค์ เป็นพระพุทธรูปศิลปะอยุธยาตอนกลาง

ในปี พ.ศ. 2548 ค้นพบพระเครื่อง คือ พระสมเด็จ บรรจุอยู่ภายในตุ่มที่ฝังอยู่รอบอุโบสถ นอกจากนั้นในปี พ.ศ. 2550 ก็ค้นพบพระสมเด็จในลักษณะเดียวกันระหว่างเคลื่อนย้ายซุ้มพระหน้าโรงเรียน