Thời Pháp thuộc
Thánh thất Đà Lạt được xây dựng vào năm 1938 khi Lễ Sanh Ngọc Ngọ Thanh (Thế danh Trần Văn Ngọ) một chức sắc Cao Đài được Tòa Thánh Tây Ninh cử đến đây truyền đạo. Cũng trong năm này Lễ Sanh Ngọc Ngọ Thanh được phong Quyền Khâm Châu Đạo Lâm Đồng, phụ trách việc đạo tại tỉnh Lâm Đồng. Tín đồ đầu tiên của đạo Cao Đài trên đất Đà Lạt là ông Nguyễn Văn Chất (1891-1972), còn gọi là Chánh Cao. Sau này, ông được Tòa Thánh Tây Ninh phong phẩm Lễ Sanh Thánh danh là Ngọc Cao Thanh và được cử làm Đầu Tộc Đạo Đà Lạt, cai quản Tộc Đạo Đà Lạt. Năm 1941, tại khu vực phường Đa Phước, tín đồ Cao Đài ở đây đã trùng tu Thánh thất và xây thêm Điện thờ Phật Mẫu. Năm 1942, Toà Thánh Tây Ninh cử Phổ Tế Đặng Phước Hoà lên Đà Lạt để đẩy mạnh việc “mở mang nền đạo”, tiếp tục phát triển các Hương đạo của tôn giáo Cao Đài ở xung quanh thành phố. Vào đầu những năm 50 của thế kỷ trước, Toà Thánh Tây Ninh có dự án nâng cấp Thánh thất Đa Phước thành trung tâm của đạo Cao Đài tại khu vực Tây Nguyên. Năm 1952, Hộ Pháp Phạm Công Tắc đã lên đây và thực hiện nghi lễ đặt viên đá đầu tiên khởi công cho việc xây dựng Thánh thất mới. Tuy nhiên, những biến động của thời cuộc sau đó đã làm ngưng trệ việc triển khai dự án đó.

Thời Việt Nam Cộng hòa
Sau Hiệp định Genève 1954, do chính sách thiên vị Kitô giáo của chính quyền Ngô Đình Diệm, các tôn giáo ngoài Kitô nói chung và đạo Cao Đài nói riêng, gặp không ít khó khăn trở ngại. Sau vụ đảo chính 1 tháng 11 năm 1963, dưới thời Đệ nhị cộng hoà của việt Nam Cộng hòa, tôn giáo ở miền Nam hoạt động dễ dàng hơn. Năm 1973, Trấn Đạo (đơn vị hành chính tôn giáo của đạo Cao Đài tương đương 5 tỉnh) Tuyên Đức – Ninh Thuận đã đặt trụ sở tại Đà Lạt (số 8 đường Nguyễn Tri Phương) và cử Giáo Sư Thượng Tiến Thanh (Thế danh Đặng Nhật Tiến) làm Khâm Trấn Đạo cai quản Trấn Đạo Tuyên Đức – Ninh Thuận. Theo đó, đạo Cao Đài ở Đà Lạt cũng có một sự tăng trưởng nhất định, đến năm 1975 đã có 16 Hương đạo và 6.500 đạo hữu.

Thời Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam
Sau năm 1975, theo Đạo lệnh 01 của Toà Thánh Tây Ninh, hệ thống tổ chức của Cao Đài giáo bị giải thể, các chức sắc, chức việc và tín đồ thực hiện các nghi lễ tại nhà riêng. Ở Đà Lạt, chính quyền địa phương cho phép các tín đồ Cao Đài được lập ban cai quản và duy trì các sinh hoạt. Năm 1997, Nhà nước công nhận tư cách pháp nhân của đạo Cao Đài, tín đồ trong Tộc đạo đã vô cùng phấn khởi và tiếp tục duy trì các nghi lễ tôn giáo của mình. Theo số liệu thống kê của Ủy Ban Nhân Dân thành phố Đà Lạt, tính đến tháng 4 năm 2001, Hội Thánh Cao Đài Tòa Thánh Tây Ninh ở Đà Lạt đã có 1 họ đạo với quy mô khá lớn: 54 chức sắc, chức việc và hơn 8.000 đạo hữu.
Thánh Thất Đà Lạt được khởi công xây dựng lại theo mẫu số 2 của Tòa Thánh Tây Ninh vào năm 2005. Ngày 17 tháng 6 năm 2005, Ủy Ban Nhân Dân tỉnh Lâm Đồng chấp thuận cấp giấy phép xây dựng Thánh Thất Đà Lạt, thuộc Phường 11, Thành Phố Đà Lạt. Hội Thánh Đại Đạo Tam Kỳ Phổ Độ Tòa Thánh Tây Ninh cũng chấp thuận cho xây cất vào ngày 17 tháng 9 năm 2005. Diện tích xây dựng là 1.627 mét vuông, trên tổng diện tích đất là 14.774 mét vuông. Công trình xây dựng trị giá vật tư là trên 7 tỷ đồng, số tiền rất lớn so với giá trị lúc bấy giờ và không kể công quả của hàng vạn công thợ và tín đồ giúp sức. Thánh thất được chính thức khánh thành ngày 30 tháng 7 năm 2010 và trở thành Thánh Thất Cao Đài lớn nhất Việt Nam hiện nay.