Sách "Tây Hồ chí" có ghi: “Chùa ở trên hồ Tây thuộc phường Quảng Bố. Ðầu triều Lý dựng lên, tên là Báo Ân...”. Theo đó, Hoằng Ân tự ban đầu chỉ là một am nhỏ thờ Phật, sau trở thành Báo Ân tự và là nơi tu tập của nhiều vị cao tăng. Hoằng Ân tự cũng là một trong những danh lam của kinh thành Thăng Long, vẻ đẹp được miêu tả trên tấm văn bia trong chùa như sau: “Phía trước là Tây Hồ mênh mông, phía sau là Tam Ðảo xanh ngắt, nhà cửa san sát, xóm bao bọc xung quanh, muôn phần tươi đẹp”.
Chùa Quảng Bá đã được trùng tu, tôn tạo nhiều lần. Kiến trúc chùa ngày nay mang phong cách nghệ thuật đặc trưng của thời Nguyễn, theo kiểu “nội công ngoại quốc” và giữ được sự yên bình, u tịch với mái ngói cũ thâm nghiêm, nép mình dưới bóng cây cổ thụ xanh mát. Chùa nhìn về hướng tây nam. Phía trước là tiền đường và thượng điện, được dựng kiểu chữ “đinh”. Tiền đường gồm 5 gian, hai bên có hành lang nối với hậu cung rộng 3 gian và nhà Tổ. Kiến trúc chùa Quảng Bá hiện còn giữ được một số chi tiết mang phong cách kiến trúc thời Lê như gạch từ thế kỷ XV - XVI, văn bia thế kỷ XVII. Ngôi chính điện vẫn giữ được nền lát gạch Bát Tràng và những mảng chạm mang phong cách điển hình của xứ Huế.
Trong chùa hiện còn lưu giữ được bộ tượng thánh tăng với dáng vẻ độc đáo cùng pho tượng quan văn và một quả chuông lớn. Quả chuông này được đúc năm 1743, cao 1,5m, đường kính 0,8m, trên vai chuông đúc nổi bốn chữ: “Long Ân tự chung”. Thân chuông chia làm 4 múi, mỗi múi chạm 3 tượng nổi hình 12 võ tướng, tượng trưng cho 12 tháng trong năm. Đây là phong cách hiếm gặp trên các quả chuông ở các ngôi chùa khác.
Bên cạnh đó, trong chùa hiện còn lưu giữ nhiều bản kinh Phật khắc gỗ, 30 pho tượng mang phong cách nghệ thuật thế kỷ XVII - XX, 33 tấm bia được đúc vào khoảng thế kỷ XIX - XX. Phía sau chùa là khu mộ tháp - nơi yên nghỉ của các vị hòa thượng từng trụ trì chùa, trong số đó, không ít vị là người có công trong sự nghiệp giải phóng và bảo vệ đất nước.
Chùa Quảng Bá đã được xếp hạng Di tích lịch sử văn hóa quốc gia năm 1991.