北宋至和三年（1056年），永州知府柳拱辰修建柳子厚祠堂。

南宋绍兴十四年（1164年），迁建于愚溪北岸（即今址），更名为柳先生祠堂。

明正德年间，柳先生祠堂被顽民霸占入居。

明正德八年（1513年），永州知府曹来旬主持重修扩建柳先生祠堂，并作《重修柳司马先生庙记》。

明正德十三年（1518年），翰林学士、国史编修严嵩出使桂林，还朝途经永州拜谒柳庙，写下《寻愚溪谒柳子庙》，并将随身所带的象牙朝笏，供奉在柳宗元塑像手中。

明嘉靖二十五年（1546年），永州知府唐瑶重修柳先生祠堂。

明嘉靖三十七年（1558年），永州知府刘养仕重修柳先生祠堂，并更名为柳司马祠。

明万历二十四年（1596年），永州推官刘克勤摹柳州罗池碑于刘司马祠中。

清顺治十四年（1657年），永州知府魏绍芳与守道黄中通捐俸鸠工，重修柳司马祠。

清同治三年（1864年），永州知府杨翰又再次扩建重修柳司马祠，更名为柳子庙。

清光绪三年（1877年），重修柳子庙。

民国十年（1921年），重修柳子庙。

1957年，湖南省人民政府拨款对柳子庙进行全面维修。

1964年，湖南省人民政府拨款对柳子庙进行全面维修。

文革期间，柳子庙内各柱木刻楹联、匾额均被焚毁，三殿亦被朝阳中学占为教室。

1982年，湖南省人民政府拨款对柳子庙进行全面维修。

1992年，湖南省人民政府对柳子庙进行重修。

2003年，湖南省人民政府对柳庙内各殿及戏台、环柱、过亭、享堂、内外台阶进行全面维修，并将围墙外延加固。