据大殿明间檩上所留创建时题记记载。时恩寺大殿始建于明成化六年（1470年）。河北省古建研究所对时恩寺进行测绘时，在大殿明间脊檩上发现创建时题记：“钦差镇守宣府等处，建寺大檀越信官太监乃胜张进总兵官颜彪黄瑄。大明成化六年七月十二日午时建完，清泉、时恩二寺，开山比丘净澄。”这一发现提供了时恩寺确切建造年代、建寺官员及第一代和尚姓名等，并由此推测时恩寺应为土木堡之变（1449年）后，明王朝整顿边防时期在宣化兴建的重要寺院之一。

大殿因年久失修，破损严重，2005年，进行修复。该寺大殿面阔五间，进深三间，单檐庑殿布瓦顶。殿前抱厦为清代增建，卷棚歌山顶，面园五问。大殿的古朴造型反映了明代前期建筑风格在边远地域的延续发展，为中国建筑发展史的研究提供了实物依据。中国古建筑专家罗哲文、郑孝變、祁英涛、杨烈先后对该建筑进行过考察，对其建筑艺术均给予了高度评价，考古专家宿白先生认为：“时恩寺大殿具有十五世纪前期甚至更早的建筑风格和鲜明的地方特色。”