真武庙估计是明朝永乐年间建，但因资料不详而无从考证。民国十五年（1926年），真武庙主持蔡义仙募化重修真武庙。蔡义仙文武兼修，还是一位知名中医，和吴佩孚、杨小楼及时任大总统曹锟等人均交情深厚，常有往来。民国廿五年（1936年），蔡义仙仙逝。1937年七七事变爆发，日军占领北平，真武庙因之而荒废。中华人民共和国成立初期，该庙建筑尚存。文化大革命期间，该庙建筑被毁。2004年，真武庙复建，占地面积达到3000余平方米，是圣莲山规模最大的道教宫观。2010年9月15日，北京市房山区举办了宗教活动场所颁证