Làng Keo, có tên cổ là "Cổ Giao", bởi làng xưa có nghề truyền thống nấu keo da trâu và nghề làm sơn gỗ, đặc biệt là sơn son thếp vàng, nên dân làng thường gọi là làng Keo, khi dân làng xây chùa lấy tên là chùa Keo. Có tài liệu nói rằng trước kia thôn Giao Tự và thôn Giao Tất hợp nhất và gắn bó với nhau như keo, nên tên làng gọi là làng Keo. Chùa Keo còn có tên chữ là "Báo Ân Trùng Nghiêm tự" .
Truyền thuyết kể rằng, ngày xưa khi ở đất Luy Lâu đã tạc xong 4 pho tượng Phật là Pháp Vân, Pháp Vũ, Pháp Lôi, Pháp Điện nhưng còn có việc tô tượng chưa xong, nhiều thợ ở các nơi đến sơn nhưng không làm được vì sơn cứ chảy tuột đi khi quét lên. Đến lượt hiệp thợ Keo thấy một khúc gốc thừa khi tạc 4 pho tượng. Hiệp thợ Keo xin về, 4 chàng trai khiêng không nổi, nhưng chỉ 2 người thợ làng Keo khiêng rất nhẹ nhàng và đi thẳng về làng, thấy chuyện lạ, làng quyết định tạc tượng và pho tượng Pháp Vân đã ra đời giống hệt pho tượng ở chùa Dâu nhưng kích thước nhỏ hơn.
Các pho tượng tại chùa Keo |
Chùa có tất cả 47 pho tượng Phật, đều mang phong cách nghệ thuật của thế kỷ 17 – 18, trong đó tượng bà Keo là một tác phẩm nghệ thuật độc đáo. Chùa còn giữ 6 tấm bia đá, 1 cổ chuông được đúc thời Cảnh Thịnh (1794), 1 Khánh đồng, 8 Đạo sắc phong cùng nhiều đồ thờ tự, có một số cổ vật mang phong cách thời nhà Lê.
Chùa được trùng tu nhiều lần nên mang nhiều phong cách pha trộn. Tam quan được xây bằng gạch theo kiểu nghi môn thời Nguyễn, tòa Thượng điện là kiểu nhà 4 mái, các góc đao nay chỉ còn trang trí đao đơn, hình cách điệu, kiến trúc mở cửa đầu hồi (ít gặp ở những ngôi chùa cổ)... Tòa Hậu cung và tháp Tam phẩm mang phong cách thời Nguyễn. Đáng lưu ý là tượng Quan Am Thiên Thủ Thiên Nhãn, là sản phẩm của thế kỷ XVII. Chùa còn lưu giữ được tấm bia thời Hoàng Định (1616).
Chùa trải qua nhiều đời trụ trì song sách sử trong chùa không còn. Năm 1995, Thành hội Phật giáo Hà Nội bổ nhiệm Đại đức Thích Quảng Thiện trụ trì chùa Keo. Năm 1997, sư trụ trì trùng tu khu tháp Tổ, năm 1998 trùng tu Thượng điện, năm 2002 trùng tu Nhà Tổ, năm 2006 trùng tu nhà Mẫu và Tam bảo. Tháng 3/2009, tất cả các hạng mục công trình đều hoàn tất.