Đúng như tên gọi, từ xa xưa, chùa được đặt trong lòng hang đá ven sườn núi, ở độ cao 35m, rộng 7m và chia thành hai bậc thềm trong, ngoài. Lòng hang có hình thang, xuyên sâu vào núi với chiều dài 25m. Phía sâu trong lòng hang, trần chỉ cao 1,2m, rộng 1,3m.

Tượng Phật nằm sâu trong lòng hang.

Theo Cổng TTĐT thành phố Hải Phòng, bên cạnh những nghiên cứu của các học giả trong và ngoài nước về sự du nhập của Phật giáo vào Việt Nam, dân làng cũng lưu truyền rằng vào cuối thời Hùng Vương, một nhà sư tên Bần, người Ấn Độ, đã đến đây lập bàn thờ Phật và tu hành tại chùa Hang trên núi Đồ Sơn.

Tượng Phật bằng đá tại chùa.

Chùa vẫn giữ nhiều nét nguyên sơ, thể hiện qua cách bài trí thờ tự đơn giản với tượng Phật, bầu đá và bát hương, phù hợp với điều kiện khí hậu ẩm của vùng biển Đồ Sơn và quá trình truyền bá Phật giáo tại khu vực này.

Trước cổng chùa, có đề nội dung "Nơi đầu tiên Phật giáo du nhập vào Việt Nam".

Ngoài tượng Phật bằng đá, chùa còn có một giếng nước cổ, nơi nhà sư Phật Quang từ Ấn Độ từng sử dụng. Đây là dấu tích còn sót lại của ngôi chùa có niên đại hơn 20 thế kỷ.

Phật tử đến chùa dâng hương.

Hiện nay, chùa được xây dựng với ba tầng, gồm các công trình chính như tòa Tam Bảo, Tây Phương điện, nhà Tổ và nhà Mẫu, với bố cục mặt bằng theo kiểu chữ "Nhất". Mặt chính của chùa quay về hướng Đông, tựa lưng vào sườn đồi phía Tây Bắc.

Toàn cảnh chùa Hang nhìn từ trên cao.

Ngày 10-8-2010, Ủy ban nhân dân thành phố Hải Phòng đã ban hành quyết định công nhận chùa Hang là Di tích Lịch sử - Văn hóa cấp thành phố.