相傳桃花寺原名觀音寺，始建年代不詳，后改名桃花寺。據《北辰文物》(北辰區政協文史委編)介紹，寺廟規模不斷擴大，于明隆慶二年(1568)重建桃花口大寺。大寺分前殿、后殿，東西有配殿。殿前立有“重建桃花寺碑”。殿內初供佛祖，后供三圣。清光緒二十六年(1900)，大寺被八國聯軍燒毀，只剩房屋數間。清末廢廟興學，改為小學校。后幾經翻修，寺廟面貌無存，現存古槐4株。
通過調查，寺廟無存，但周邊未進行過大規模土方建設，因此推斷基址應該尚存，占地面積約2600平方米，而兩通石碑現埋于遺址西側約300米處的廢棄水閘下，作為涵洞頂石。