拉喇嘛·益西沃于10世纪末，即藏历火猴年（996年）创建了该寺庙。当时的托林寺没有如今的规模，初期的佛殿只有两座——朗巴朗则拉康及色康佛殿。

根据文献记载，拉喇嘛·益西沃选派仁钦桑布在内的21名童子到印度学法，并迎请印度达摩波罗法师的弟子波罗松到阿里传授佛教戒律。仁钦桑布学成后返回托林寺，成为阿里著名的大译师，他在托林寺著书立说，还对前人的佛学典籍进行了多方面的修订，他修订后的密集称为“新密”。仁钦桑布还担任托林寺的堪布多年，并逐渐扩大了寺庙规模。

拉喇嘛·益西沃和仁钦桑布在托林寺所做的这一切，为“上路弘传”的兴盛打下了坚实的基础，也为藏传佛教在阿里地区的发展做出了极大的贡献。11世纪中叶，印度高僧阿底峡受邀来到托林寺传教布道，著有名作《菩提道灯论》及20余种著作。阿底峡带动了西藏佛教的复兴，托林寺也因阿底峡的驻锡而逐渐成为当时藏区的藏传佛教中心，可见，该寺庙的宗教地位之高。

1076年，古格国王孜德在托林寺举行“火龙年大法会”，以纪念阿底峡大师去世二十二周年。这次大法会是藏传佛教“后弘期”以来藏区各地佛学大师们的第一次大型集结法会。经过一系列的弘扬佛法的举措，古格成为藏传佛教“后弘期”的佛教中心，影响到西藏各个地区。

12—14世纪，噶举、萨迦派在阿里地区的势力较大，古格及托林寺都曾归萨迦派统治。(www.daowen.com)

15世纪，宗喀巴大师的名徒——噶林·阿旺扎巴来到古格传播格鲁派。他来到托林寺传教、授课，于是托林寺成为格鲁派的寺庙。托林寺亦在这一时期得到扩建，杜康大殿、拉康嘎波便大约建立于该时期。第四世班禅大师罗桑曲杰坚赞应末代古格王扎巴扎西之邀来到托林寺，大大提升了托林寺的宗教地位，成为格鲁派在西藏西部的一座重要寺庙。

17世纪30年代，拉达克国王使用武力征服了古格王国，劫掠了托林寺内众多的佛像、经书等价值连城的供物，损坏了塔林及殿堂内的壁画。托林寺在此劫难中遭受了很大程度的破坏。据说，在17世纪80年代，由于教派之争，拉达克军队再次侵占托林寺，抢劫寺庙财物。

1841年，道格拉王室在英国的支持下进攻阿里地区，托林寺再次遭到破坏。虽然次年藏军收复了失地，但阿里地区的多数寺庙破坏较严重，逐步走向了衰落。

20世纪80年代后，托林寺得到了西藏地方政府的重视，多次派专人维修和保护寺庙建筑，并且恢复了宗教活动。