温泉寺始建于南朝刘宋景平元年(公元423年)，古为缙云寺下院，庙宇辉煌，石雕甚众，寺内香火兴旺。后经北周武帝和唐武宗两度灭佛，毁坏严重，唐顺宗时期重建庙宇，并在后山岩间刻摩崖佛像。北宋景德四年(1007年)，温泉寺受朝廷封赐为"崇胜禅院"。明、清时期，可算是温泉寺的黄金时代，庙宇得重新修建，同时在寺前建造了接官亭，寺后迎流砌池，广方四丈，上翼以亭，无论天晴落雨，游人均可下池沐浴，并利用温泉水源和地形，修建了戏鱼池、半月池等，供游人观赏。
唐代诗人陈玉白、王维、杜甫、李商隐等，都曾游历或下榻过温泉寺。唐进士司空图、北宋宰相丁谓、理学家周敦颐、南宋状元冯时行、清康熙大学士张鹏翮以及黄炎培、林森、冯玉祥、老舍、田汉、夏衍等都曾留下佳篇。
1259年2月蒙哥兵临合川钓鱼城。蒙哥东征西讨，所向披靡，然而在钓鱼城主将王坚与副将张珏的顽强抗击下，却不能越雷池半步。1259年7月，蒙哥被城上火炮击伤，后逝于温泉寺。
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