기록이 남아있지 않다 보니 천관사의 연혁은 알 수 없다. 다만, 『삼국유사』에 신라 하대 천관사의 위상을 추정해볼 만한 내용이 있어 주목된다. 바로 신라 제38대 원성왕元聖王 김경신金敬信이 천관사 우물로 들어가는 꿈을 꾼 후 왕위에 등극할 수 있었다는 내용이다. 이로 보면 원성왕을 전후한 시기에 천관사가 왕실과 관련하여 매우 중요한 역할을 하였던 사찰이었을 것으로 생각된다. 이후 고려시대의 문신이었던 이공승李公升이나 이규보李奎報가 천관사를 방문하고 시를 지은 것을 보면, 고려시대에도 명맥을 유지하다가 『신증동국여지승람新增東國輿地勝覽』이 편찬된 1530년(조선 중종 25) 이전의 어느 시점에 폐사된 것으로 추정된다.
천관사는 관련 기록이 거의 없으나 『삼국유사』 기록을 통해 원성왕 전후 매우 중요한 사찰이었을 것으로 추정된다. 이후 고려까지 명맥을 이어오다 1530년 이전에 폐사된 걸로 보인다.