Tương truyền, động chùa này được phát hiện từ thời Vua Hùng Vương thứ 6. Trong một chuyến kinh lý, nhà vua thấy thế núi "long chầu hổ phục", có hang động đẹp nên sau đó đã đem di hài Thái mẫu lên hung cát ở đây, nay vẫn còn cung Thái mẫu ở trong động. Đến thời tiền Lê, một nhà vua đến động này và đặt tên là “Động Hương Thảo tự” để sánh với động Hương Tích tự ở trấn Sơn Tây. Ngày nay, người dân địa phương quen gọi là chùa Hang São. 

Theo Sư cô Thích nữ Diệu Hiếu, Hang São là ngôi chùa đẹp nổi tiếng ở Yên Bái. Thời gian qua, do ảnh hưởng của dịch COVID-19 nên rất ít du khách hành hương về chùa. Hàng ngày chỉ có các phật tử trong vùng về thắp hương cầu phật. Chùa có ba động: Động Chào hạ (Đền Hạ), động Chùa Trung (Đền Trung) và động Chùa Thượng (Đền Thượng).

Đền Hạ là động thiên tạo trong lòng núi rộng chừng vài trăm mét vuông, có khu ngoài và khu trong. Khu ngoài là nhập môn (cửa vào) nơi để phật tử, du khách nghỉ ngơi, sửa sang lễ vật. Khu trong là thủy cung mê lộ. Thiên nhiên đã tạo ra bàn thờ Thập bát long chầu (Mười tám vị thần dưới nước); cung thờ vua An Dương Vương, công chúa Mỵ Châu và tượng chàng Trọng Thủy…

Đi lên lưng chừng núi là động Chùa Trung. Trước cửa động là các chuông bằng đá lớn buông xuống, gõ vào âm vang như trống đồng. Vào trong động có những khu rộng bằng phẳng, vòm động cao chừng mươi, mười lăm mét buông xuống muôn vàn nhũ đá với nhiều hình tượng như: Nàng vọng phu, hang tâm tình, Thánh Gióng cưỡi ngựa, sư tử, voi, trâu thần... bằng đá khổng lồ huyền ảo. Ở góc cao của động có đường lên trời.

Lên cao tiếp sẽ tới động Chùa Thượng với nhiều hang động sâu và dài. Chốn này là nơi bồng lai tiên cảnh được gắn vào các sự tích lịch sử như: Đền mẹ Âu Cơ, động bầu sữa mẹ Âu Cơ, Cung thái mẫu Vua Hùng Vương thứ 6, động Sơn Tinh, Thủy tinh... Đặc biệt, khu động đền thờ Hai Bà Trưng rộng chừng 300 mét vuông được thiên tạo như thật. Trước động là hai con voi trắng khổng lồ. Đầu voi có hình người đang cưỡi voi với tư thế lao về phía trước. Dưới chân voi có "hồ" thần nông nước trong vắt, được thiên tạo be bờ uốn lượn nghệ thuật. Dưới "hồ" là những tràn ruộng bậc thang nhỏ xíu được gọi là những "cánh đồng" thần nông. Cạnh đó là giếng tiên không bao giờ cạn nước và dòng suối nhỏ chảy nhẹ vào khe đá. Ở phía cuối động có "hồ" giải oan. Giữa động có một gò đá nổi lên như hòn non bộ cao chừng 2 m cùng nhiều tượng bằng nhũ đá và bát hương tự nhiên. Du khách đến đây có thể dừng chân thắp hương cầu bình an, hạnh phúc.

Theo ông Hoàng Tiến Long, Giám đốc Bảo tàng tỉnh Yên Bái, khởi thủy chùa Hang São được các cư dân Tày bản địa xây vào thế  kỷ XIII - XIV để thờ Phật. Tới thời Lê Trung Hưng, khi Vũ Văn Mật xây thành Đại Đồng tại châu Thu Vật, trấn Tuyên Quang, đã tiến cử con gái là Vũ Thị Ngọc Anh tinh thông văn võ lại am hiểu nghề nông với vua Lê và được phong chức Phó tướng, phụ trách quân lương hậu cần. Bà đã đem kinh nghiệm canh tác ở miền xuôi phổ biến cho bà con Tày bản địa và quân binh trong vùng khai hoang ruộng nước, trồng bông dệt vải. Bà đã cùng chủ tướng Vũ Văn Mật xây dựng nên một hệ thống thành nhà Bầu rộng khắp. Lúc này, chùa Hang São trở thành kho tập kết lương thực phòng khi chiến tranh với nhà Mạc.

Theo “Kiến văn tiểu lục” của Lê Quý Đôn, do có nhiều công lao trong xây dựng căn cứ và dạy dân trồng lương thảo, bà Vũ Thị Ngọc Anh được bà con trong vùng tôn vinh là “Bà chúa lương”, “Bà chúa kho”, “Bà chúa Bầu”, “Bà Anh thần nông”. Người địa phương còn gọi bà là “Bà Bụt" hay "Bà Ỏn”. Để tưởng nhớ công ơn sau khi bà mất, người dân thôn, bản tôn thờ bà Vũ Thị Ngọc Anh trong chùa Hang São.

Đến thời Nguyễn, với việc coi trọng tu bổ đình, đền, chùa và nghi thức tế tự, nhân dân bản São dựng thêm một ngôi chùa nhỏ với ba gian nhà tranh thờ Phật và bà Vũ Thị Ngọc Anh ở trước chùa. Tháng 12/1949, chùa Hang São, xã Tân Lập vinh dự là nơi tổ chức Đại hội Đảng bộ huyện Lục Yên lần thứ hai. Đây là dấu mốc quan trọng trong lãnh đạo, chỉ đạo của Đảng bộ huyện Lục Yên về việc huy động sức người, sức của phục vụ tiền tuyến, góp phần tích cực vào chiến thắng Sông Thao. Vì vậy, ngày 17/9/2009, Ủy ban nhân dân tỉnh Yên Bái ban hành Quyết định số 1395/QĐ-UBND công nhận chùa Hang São thuộc thôn São, xã Tân Lập, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái là Di tích lịch sử - gowin99 cấp tỉnh.