Санкт-Петербургский буддийский храм был построен в 1909—1915 гг. по инициативе выдающегося бурятского ламы и ученого Агвана Лобсана Доржиева (1853/54−1938). Архитектурный проект храма разработан студентом Института гражданских инженеров Березовским Николаем Матвеевичем и архитектором Барановским Гавриилом Васильевичем, по образцу тибетского соборного храма («цогчен-дуган»), который, однако, был подвергнут существенной европеизации в духе Северного модерна. Строительством руководили архитекторы Г. В. Барановский и Р.А. Берзен (на заключительном этапе), а также специально созданный комитет, в состав которого входили известные российские востоковеды и знатоки буддизма академики В.В. Радлов и С.Ф. Ольденбург, Ф.И. Щербатской, В.Л. Котвич, А.Д. Руднев, кн. Э.Э. Ухтомский, художники Н.К. Рерих и В.П. Шнейдер, а также автор утверждённого проекта Г. В. Барановский. Средства на постройку были отчасти пожертвованы Доржиевым и XIII Далай-ламой, отчасти собраны среди верующих в Бурятии и Калмыкии.
Храм был освящен 10 августа 1915 г. и получил тибетское название: Kun la brtse mdzad thub dbang mchhos byung ba’i gnas (Источник Святого Учения Всесострадающего Владыки-Отшельника).
В годы гражданской войны храм подвергся погрому и утратил большую часть своих реликвий и культовых принадлежностей.
В 1922—1937 гг. храмовая усадьба принадлежала Тибето-монгольской миссии в СССР, находившейся под покровительством Наркомата по иностранным делам. В 1938 г. (после ареста лам и ликвидации миссии) здание храма и два жилых дома при нём были муниципализированы, предметы культа переданы в Музей истории религии и атеизма. В последующие годы (вплоть до конца 1980-х) в храме размещались соответственно физкультурная база, военная радиостанция, лаборатории Зоологического института АН СССР.
В 1987 г. храм посетил Его Святейшество XIV Далай-лама Тензин Гьяцо, традиционно считающийся его Покровителем.
9 июля 1990 г. решением исполкома Ленгорсовета Храм был передан Ленинградскому обществу буддистов. В 1991 г. получил свое нынешнее название — Дацан Гунзэчойнэй, что является аббревиатурой его первоначального названия. Настоятелем храма стал Данзан-Хайбзун Самаев, получивший после многих лет учебы и духовной практики полное монашеское посвящение от Далай-ламы XIV в Дарамсале. Настоятель стремился возродить центр буддийского образования и культуры, наладив работу и школы хуварачества, и издательское дело, активно проводя праздники, концерты и выставки, приглашая известных буддологов из-за рубежа.
Курс на активное развитие Дацана, отвечающее современным условиям жизни общества, взял преемник Д.-Х. Самаева Буда Бальжиевич Бадмаев — настоятель Дацана с 1997 г. и выдающийся эмчи-лама (врачеватель) тибетской медицины современности. Делом его жизни стало возрождение Дацана Гунзэчойнэй как многогранного буддийского комплекса, каким его задумывали создатели.