鳳山龍山寺創建於清乾隆初年，相傳發跡於當年一泉州人士路過現址，為取井水，將隨身攜帶的香火袋掛在井旁石榴樹上，香火袋夜晚發出異光，於是人們將石榴樹砍下供奉為觀世音菩薩，並在井上建佛寺。
鳳山龍山寺現址位於清代鳳山縣新城大東門旁，建築坐南朝北，平面布局屬於兩落帶拜亭、護龍之建築格局，中軸線建築保存清代建築格局，護龍並在民國76年（西元1987年）進行改建。三川門與正殿之間設置拜亭，這種空間組構為正殿緊落於三川殿之後，兩建築之間藉由拜亭作聯繫，形成連貫性的空間，三川門面寬三開間，明間凹入、左右次間設對看門，這種作法稱為「凹壽式」，立面採用木作與石作並用，立面作法保存清初寺廟建築立面作法，成為一大特色。
關於鳳山龍山寺的源起，廟方與信徒咸信是起源自清朝，一位泉州籍人士路經鳳山龍山寺現址時，為了取井水，而將隨身攜帶的香火袋懸掛在井旁石榴樹上，離去時忘了將香火袋帶走，此後每到入夜香火袋即發出異光。當地街民視為異象，便將石榴樹砍下奉為開基觀音佛祖神像，神像供奉於古井上直到今日。
清朝光緒20年（西元1894年）盧德嘉纂輯的《鳳山縣采訪冊》記載鳳山龍山寺在清乾隆30年（西元1765年）創建，但是從懸掛在正殿神龕上的「南雲東照」匾額，年款「乾隆歲次庚辰」，顯示鳳山龍山寺在清朝乾隆25年（西元1760年）以前就已經建立，而且從信徒捐匾的行為來看，當時鳳山龍山寺的建築已具規模。
鳳山龍山寺在清朝乾隆之後，分別在清朝嘉慶12年（西元1807年）、清朝道光15年（西元1835年）、清朝同治10年（西元1871年）進行重修，這幾次重修經過被刻成碑文立在寺中，為鳳山龍山寺重要歷史資產。檢視碑文內容 ，清朝嘉慶12年（西元1807年）是一次大規模的修建，基本格局大致有前殿、後殿和護龍，奠定今日鳳山龍山寺的建築格局，之後的幾次重修也維持格局而不作調整。
日昭和8年（西元1933年）將兩側的護龍改建成洗石子的西洋式建築，民國47年（西元1958年）進行三川門與正殿的整修，從臺南聘請知名藝師陳玉峰（西元1900-1964年）施作門神彩繪，聘請葉鬃（生卒年不詳）施作剪黏。民國76年（西元1987年）鳳山龍山寺進行古蹟修復工程，聘請臺南知名彩繪藝師潘岳雄（西元1943-）重繪門神，這次工程同時將護龍改建為鋼筋混凝土兩層樓仿古樓房，並增建鐘鼓樓，成為今日所見的鳳山龍山寺建築型式。民國94年（西元2005年）鳳山龍山寺再次展開古蹟修復工程，這次工程保存葉鬃在井壁的剪黏。
鳳山龍山寺坐南朝北，平面布局屬於兩落帶拜亭、護龍之建築格局，兩落即三川門與正殿，拜亭位於三川門與正殿之間，拜亭的兩側附有龍、虎天井，這種空間組構為正殿緊落於三川殿之後，兩建築之間藉由拜亭作聯繫，形成連貫性的空間。
結構牆體均採磚石造，建築構造為抬樑式構造及硬山擱檁承重牆系統混合，三川門面寬三開間，立面採用木作與石作並用，腰板以下為石雕檻牆，腰板以上裝設木雕檻窗，三川門的板門門神是彩繪藝師潘岳雄（西元1943-）所繪，明間門扇繪韋馱與伽藍護法，次間門扇繪四大天王。前後用三柱，只留前部口，明間凹入、左右次間設對看門，這種作法稱為「凹壽式」，三川門後方因為設置拜亭的關係而不設後步口，點金柱棟架架內採三通五瓜疊斗式，全部進深共八架，屋頂採雙坡水硬山單檐翹脊式屋頂，形式為三川脊，屋頂前後坡鋪設素燒磚紅筒板瓦。
三川門、拜亭、正殿的棟架為各自獨立的系統，但之間以劄牽梁相互連繫，拜亭為四柱，屋架為二通四疊斗捲棚式屋頂，全部進深共六架，屋頂採四垂頂，屋頂鋪設素燒仰合瓦，拜亭的後屋坡與正殿的前屋坡之間設置天溝。龍、虎天井的井壁保留葉鬃以泥塑剪黏的方式製作的虎與龍。
正殿作不裝設門扇之敞廳式，前後用四柱，前面二柱構成部口，中央點金柱棟架架內採三通五瓜疊斗式，全部進深共十三架，屋頂採雙坡水硬山單檐翹脊式屋頂，屋頂鋪設素燒筒板瓦。
鳳山龍山寺的祀神配置在三川門室內，於兩側牆前供奉四大天王神將，四尊神將的表情生動。正殿明間於後點金柱之間設置木隔屏作為神房，神房內於洗石子臺座上設置神龕，龕內供奉泥塑鎮殿觀音佛祖像，脅侍木雕善財與龍女像，鎮殿神像前方供奉兩尊開基觀音佛祖像，這兩尊神像即是傳說中懸掛香火袋的石榴樹，人們將石榴樹砍下，未經雕鑿而在樹幹外戴上頭冠與披上神衣。左次間神龕供奉護法韋馱尊天菩薩等神像、右次間神龕供奉伽藍護法等神像，兩側牆前供奉十八羅漢。
三川門、拜亭、正殿形成連貫性的空間，拜亭兩旁為天井。
三川門採取明間凹入、左右次間設對看門的「凹壽式」作法。
清朝乾隆25年 （西元1770年）之「南雲東照」匾，為鳳山龍山寺所存最古之匾額。
觀音與善財、龍女神像作工精細，是廬山軒陳祿官所做的泥塑神像，陳祿官為臺灣知名福州派粧佛藝師。
鳳山龍山寺在民國76年（西元1987年）改建護龍，左廂房供奉華嚴三聖，右廂房供奉地藏王菩薩。
三川門的板門門神是彩繪藝師潘岳雄所繪，明間門扇繪韋馱與伽藍護法。
鳳山龍山寺保存數塊清代修建之碑記，其中清道光15年（西元1835年）之「重修龍山寺碑記」為泥塑，材質作法特殊。
鳳山龍山寺的祀神配置在三川門室內，於兩側牆前供奉四大天王神將，神將的表情生動。