Khi chúa Nguyễn Ánh gây dựng cơ sở ở đất Biên Hòa - Gia Định để chống nhà Tây Sơn, công chúa Nguyễn Thị Ngọc Anh đã đến trú tại chùa Đại Giác, nơi thiền sư Tổ Ấn - Mật Hoằng trụ trì. Sau khi đánh bại nhà Tây Sơn, thống nhất đất nước năm 1802, vua Gia Long (tức chúa Nguyễn Ánh) đã cho xây dựng lại chùa và dâng cúng một pho tượng Phật A Di Đà bằng gỗ mít cao 2,25m. Vì thế, chùa còn có tên là chùa Phật Lớn.

Tháng 10 năm Minh Mạng nguyên niên (1820), nhà vua cho tu sửa chùa Đại Giác. Công chúa Nguyễn Thị Ngọc Anh đã gửi một bức hoành phi lớn đề ba chữ “Đại Giác tự” thếp vàng, bên mặt khắc: “Tiền Triều Hoàng nữ đệ tam công chúa Nguyễn Thị Ngọc Anh” (hiện vẫn treo trước chánh điện). Năm Nhâm Thìn (1952), do lũ lụt, chùa bị hư hại nghiêm trọng. Năm 1959, nhân dân trong vùng đã đóng góp xây dựng lại chùa và khánh thành năm 1961.

Chùa Đại Giác nằm trong khuôn viên 3.000m2, có bố cục hình chữ “tam” với 3 dãy nhà ngang nối nhau. Sân trước chùa có một cây bồ đề lớn được trồng năm 1939 và tượng Phật Quan Âm Nam Hải đứng trên tòa sen. Các hạng mục kiến trúc chùa gồm: Chánh điện, nhà khách, phòng chư tăng, trai đường và nhà bếp. Trong điện thờ, bên cạnh các pho tượng Phật còn có tượng thờ Quan Thánh Đế Quân - một biểu hiện của sự giao thoa văn hóa Việt - Hoa.

Tuy được xây mới nhưng bên trong chùa Đại Giác vẫn giữ được kiểu kiến trúc của các ngôi chùa xưa ở vùng Đồng Nai với các cột tròn cao vút, tạo không gian thoáng đãng. Các hoành phi, liễn đối, phù điêu trong chùa được chạm khắc công phu, phản ánh nền mỹ thuật truyền thống của vùng Đông Nam Bộ.

Chùa Đại Giác là một trong những ngôi chùa hiện diện sớm nhất ở Đồng Nai và vùng Nam Bộ, ghi dấu quá trình Nam tiến của người Việt vào thế kỷ XVII. Năm 1990, chùa được xếp hạng là Di tích lịch sử, nghệ thuật quốc gia.