계룡산 상봉 북동쪽 골짜기에 위치한 이 절은 724년(신라 성덕왕 23) 상원조사(上願祖師)가 조그만 암자를 지어 수도하였으며 그가 입적한 후 724년(신라 성덕왕 23) 상원조사의 제자인 회의(懷義)화상이 쌍탑을 건립하였다고 전해지며 도량을 짓고 이름을 청량사(淸凉寺)라 하였다. 고려시대인 920년 도선국사가 사찰을 중창하였고 국사가 원당을 건립하여 국운융창을 기원하였다고 하여 태조의 원당이라고 불리웠다. 937년(고려 태조 20) 신라가 망하자 대승관(大承官) 유차달(柳車達)이 이 절에 와서 신라의 시조(始祖)와 충신 박제상(朴堤上)의 초혼제(招魂祭)를 지낼 때, 동계사(東鷄祠)를 건축하니 참선승려들이 운집하여 사찰이 커지게 되었고 후에 동학사로 고쳤다고 한다.
1394년 조선시대(태조 3)에 들어와 고려의 충신 길재(吉再)가 동학사의 승려 운선과 함께 공민왕 등 고려의 왕족과 정몽주(鄭夢周)의 제사를 지냈으며 1457년 김시습(金時習)이 단종과 안평대군, 김종서(金宗瑞) ·사육신(死六臣)의 제사를 지냈다고 전해진다. 1728년(영조 4) 신천영(申天永)의 난 때 소실된 것을 1814년(순조 14)에 월인(月印)이 예조(禮曹)에 소(疏)를 올려 10여 칸을 중건하고, 1824년에는 홍희익(洪羲翼)이 별채를 짓고 인신(印信)을 봉안하였는데, 1864년(고종 원년)에 보선국사(普善國師)가 모두 헐고 절 40칸, 초혼각 2칸을 중건하였다. 6 ·25전쟁 때 거의 파괴된 것을 1975년 개축하였다.
현재는 비구니 사찰로, 계룡산국립공원구역이다. 경내에는 고종이 사액(賜額)하였다는 숙모전(肅慕殿)과 동계사(東鷄祠) ·표충사(表忠祠) ·삼은각(三隱閣) 등이 있으며 암자는 관음암, 길상암, 문수암, 미타암, 귀명암, 상원암이 있다.
