白云寺历史悠久，始建于北魏晚期，最初称为柏堂寺。唐代武则天以女身当皇帝遭到时人反对，薛怀义、法明等僧人根据佛教经书《大云经》中有女身可以当皇帝的记载，为武则天当皇帝寻找理论支持和制造舆论，编撰了《大云经疏》，称武则天为弥勒佛转世，当代替李唐主持天下。于是武则天下令在全国各州广建大云寺，藏大云经，供弥勒佛。因广元是武则天的出生地，所以当时的官员僧俗更将位于城北的柏堂寺更名为大云寺，并一直沿用不改。大云寺是千佛崖景区仅存的一所古建筑，现存建筑是清乾隆19年（1754年）由广元县令张赓谟倡导修建的。殿前有一对造型独特的石狮。
