강원도 정선군 고한읍 고한리 태백산 기슭에 위치하고 있는 사찰. 대한불교 조계종 제4교구 본사인 월정사의 말단 사찰이다.

이 절은 신라의 대국통이었던 자장 율사가 세웠다고 하는데, 이에 대한 역사적인 기록은 전해 오지 않으나 많은 전설이 알려져 있다.

한 전설에 의하면 그는 636년에 당나라로 건너가서 문수 도량인 산시성[山西省] 운제사에서 21일 동안 정성을 드렸는데, 그 곳에서 문수보살을 친히 뵙게 되었으며 그로부터 석가의 신보인 정골사리· 가사· 염주 등을 얻어 신라로 돌아왔다. 그 후 그는 이를 나누어 전국의 5곳에 모셔 두었는데, 정암사도 그 가운데 하나로 신보는 사찰 뒤쪽의 천의봉 중턱에 남아 있는 수마노탑(보물 제410호)에 봉안되어 있으며, 그래서 법당에는 불상이 모셔져 있지 않다.

또 다른 전설에 의하면 자장이 사북리 불소 위에 있는 산정에 불사리탑을 세우고자 하였으나, 세우면 무너지고 다시 세우면 또 무너지고 하여 이를 위하여 간절히 기도하게 되었다. 그런데 어느 날 밤에 칡이 세 줄기로 눈 위에 뻗어 지금의 수마노탑과 적멸 보궁과 사찰이 위치한 터에 이르러 멈춘 것을 보게 되어, 그 자리에 탑과 법당과 본당을 세우고 절의 이름을 갈래사로 지었다고 한다.

이 밖에도 사적기에는 절의 창건에 대하여 다음과 같은 전설이 전해 오고 있다.

자장 율사는 나이가 들어 강릉에 있는 수다사에서 머물고 있었는데, 어느 날 한 승려가 꿈 속에 나타나더니 "내일 대송정에서 보리라."라는 말을 하였다. 꿈에서 깬 뒤에 이를 이상히 여기고 아침에 대송정에 가 보니 문수보살 이 나타나 " 태백산 갈반지에서 만나자."라는 말을 남기고 또 사라졌다. 그래서 그는 태백산에 올라 갈반지를 찾기 시작하였는데 어느 날 큰 구렁이가 또아리를 틀고 있는 것을 발견하게 되었다. 그는 그 곳을 보고 이 곳이 바로 갈반지라고 하면서 절을 짓고 석남원이라 하였는데, 그 절이 바로 정암사라는 것이다.

한편, 이 절의 창건 설화 는 아니지만 자장 율사와 문수보살에 얽힌 또 다른 전설 도 있다.

자장은 이 절에서 문수보살을 기다리고 있었는데, 어느 날 남루한 방포(중이 입는 네모진 가사)를 입은 늙은이가 칡으로 만들어진 삼태기에 죽은 강아지를 담아 가지고 와서 자장을 만나고자 하였다. 자장의 시중을 드는 시자가 이를 듣고 스승의 이름을 감히 함부로 부른다고 늙은이를 나무라자, 그는 무조건 스승에게 아뢸 것을 요구하였다. 그래서 할 수 없이 자장에게 아뢰니 자장이 듣고 나서 단순히 미친 늙은이로만 알고 만나기를 거절하였다. 이 사실을 전해 들은 늙은이는 "자아에 대한 집착을 가진 자가 어찌 나를 알아볼 수 있겠느냐."고 하면서 죽은 강아지를 사자 보좌로 변화시킨 뒤 그것을 타고 빛을 발하면서 사라졌다. 이를 듣고 뒤늦게 그가 누구인지를 깨달은 자장은 급히 쫓아가 고개에 올라 보았으나, 따라잡을 수가 없었다. 자장은 그 자리에 쓰러져 죽었는데 그의 뼈를 모아 돌로 된 굴 속에 안치하였다고 한다.

정암사로 들어서는 입구에는 일주문이 세워져 있으며, 그 왼쪽으로는 최근에 세워진 선불장이 있고 선불장 옆으로는 무량수전과 자장각 그리고 상성각이 있으며, 중간 도량가에는 종을 달아 두는 누각이 자리하고 있다.

또 그 오른쪽으로는 적멸 보궁이 위치하고 있는데, 이 적멸 보궁은 자장 율사가 당에서 가져 온 석가모니의 사리를 수마노탑에 모신 다음 이를 지키기 위하여 세운 것이라고 한다.

그 안에는 선덕 여왕이 자장 율사에게 하사한 금란 가사가 보관되어 있었는데, 1975년 11월에 누군가가 훔쳐 가버렸기 때문에 현재는 남아 있지 않다.

적멸 보궁 의 입구에는 선단장이라는 오래 된 나무가 한 그루 서 있는데, 이는 자장 율사가 짚고 다니던 지팡이가 수백 년 동안 자란 것으로, 이 나무에 다시 잎이 나면 자장 율사가 되살아난다는 전설이 있다.

적멸 보궁의 뒷편으로는 신보가 봉안된 수마노탑이 세워져 있다. 정암사는 1713년 낡은 것을 고쳤는데, 6년 뒤에 낙뢰로 인하여 손상되었기 때문에 보수하여 다시 지었다는 기록이 있는데, 근래에도 두세 차례 낡은 곳을 고치고 보수하는 작업이 진행되었다.

이 사찰에는 정암사 열목어 서식지도 있는데, 이는 천연 기념물 제73호로 지정되었다.