天宁寺的历史可追溯至北魏孝文帝时期（471—475年），最初名为光林寺。唐开元年间改称“天王寺”，辽天庆九年（1119年）在寺后添建了一座八角形舍利砖塔，即现存的天宁寺塔。元末，寺院毁于兵火，仅余高塔。明初重修并扩建了庙宇，宣德十年（1435年）修葺后改名“天宁寺”，此后在明清两代多次重修。1949年后，寺内建筑曾被用作其他用途，部分建筑逐渐湮没。

天宁寺塔是一座八角十三层密檐式实心砖塔，通高57.8米。塔的整体结构自下而上为：基座、平座、仰莲座、塔身、十三层塔檐、塔顶、宝珠、塔刹。塔建于一个方形砖砌的大平台之上，平台以上是两层八角形基座。下层基座各面以短柱隔成六个壶门形龛，内雕狮头；上层基座稍小，每面以短柱隔为五个壶门形龛，龛内浮雕坐佛。基座之上为平座部分，平座斗拱为砖雕仿木重拱偷心造，补间铺作三朵，平座勾栏上雕刻缠枝莲、宝相花等纹饰。

塔身四正面有拱门和直棂窗，门窗上部及两侧浮雕出金刚力士、菩萨、天部等像，隅角处的砖柱上浮雕出升降龙。十三层塔檐逐层收减，呈现出丰富有力的卷刹，塔顶用两层八角仰莲座，上承宝珠作为塔刹。整座塔造型俊美挺拔，体现了辽代建筑艺术的高超水平。

天宁寺塔的雕刻艺术极为精湛，塔身上的金刚力士、菩萨、云龙等浮雕造型丰富多样、形象生动，是辽代雕塑艺术的精品。塔的建筑和装饰处理融合了《华严经》和《圆觉经》的经义，显示出辽代佛教尊崇华严宗、融合显教密教的特点。此外，天宁寺塔还是研究辽代南京（今北京）城址地理位置的重要依据。

天宁寺塔在1976年唐山地震中受损，塔刹宝珠震裂，部分瓦件下坠，后经修复。1992年，文物部门对塔进行了修缮，并将其辟为北京市古塔博物馆。2003年至2004年，又修整了塔前庙宇，恢复原状。1988年，天宁寺塔被国务院公布为第三批全国重点文物保护单位。然而，随着城市现代化进程的推进，天宁寺周围兴建了大量中高层住宅及工业建筑，对其文保环境造成了一定程度的破坏。