Chùa Phổ Minh còn gọi là chùa Tháp, nằm cách khu đền Trần khoảng 300m về phía Tây, tại một vị trí xa làng xóm, thuộc thôn Tức Mạc, ngoại thành Nam Định. Đây là quê hương của các vua Trần. Sau khi vương triều Trần được thành lập, liên tục trong mấy chục năm, nhiều cung điện, dinh thự, đền miếu, chùa chiền đã được xây dựng trên mảnh đất này. Theo lời văn khắc trên bia đá và chuông đồng thì chùa Phổ Minh được xây vào thời Lý và đã được vương triều Trần mở rộng vào năm 1262. Đây là một ngôi chùa có quy mô to lớn. Trong chùa có nhà thủy tạ, có hồ sen và nhiều cây cổ thụ. Trước cửa chùa có một đỉnh đồng nặng trên 7 tấn, là một trong bốn vật quý được sử sách liệt vào hàng “tứ đại khí” của nước ta, xếp ngang hàng với tháp Báo Thiên cao 70m, chuông Quy Điền ở chùa Một Cột (Hà Nội) nặng khoảng 7,2 tấn và tượng đồng chùa Quỳnh Lâm (Quảng Ninh) cao trên 20m.
Chùa đã qua nhiều lần tu bổ, nay bị thu hẹp lại rất nhiều so với 7 thế kỷ trước. Tuy vậy, chùa vẫn giữ được nhiều dấu tích nghệ thuật đời Trần. Cụm kiến trúc chính của chùa gồm chín gian tiền đường, ba gian thiêu hương, toà thượng điện cũng ba gian nhưng rộng hơn, xếp theo hình chữ “công” (工). Bộ cửa gian giữa nhà tiền đường gồm bốn cánh bằng gỗ lim, chạm rồng, sóng nước, hoa lá và văn hoa hình học. Hai cánh ở giữa chạm đôi rồng lớn chầu mặt nhật trong khuôn hình lá đề, được coi là một tác phẩm điêu khắc khá hoàn mỹ. Cũng như đôi sấu đá trên thành bậc tam quan và đôi rồng trên thành bậc gian giữa tiền đường, bộ cánh cửa này mang dấu ấn nghệ thuật khắc chạm đời Trần. Trong chùa có tượng Trần Nhân Tông nhập Niết - bàn (tượng nằm); tượng Trúc Lâm Tam tổ dưới bóng trúc và một số tượng Phật. Chuông lớn của chùa có khắc bản văn “Phổ minh đỉnh tự”, đúc năm 1796. Phía trước tiền đường là một công trình kiến trúc quý được xây từ thời Trần vào năm 1305, đó là tháp Phổ Minh. Tháp cao 21m, gồm 14 tầng, là nơi chứa tro thiêu xác Trần Nhân Tông. Phật giáo truyền đến đời Trần thì được chia thành nhiều phái. Một trong những tông phái mới là Trúc Lâm. Chính Trần Nhân Tông là ông tổ thứ nhất của Trúc Lâm, cùng với Pháp Loa và Huyền Quang được gọi chung là Trúc Lâm Tam tổ. Tục truyền rằng Trần Nhân Tông là hậu thân của Phật tổ Thích Ca. Bởi ông là một vị vua đã ba lần đánh thắng quân Nguyên - Mông và là người sáng lập ra thiền phái Trúc Lâm, cho nên tháp chứa tro của ông phải đặc biệt như đối với một vị Bồ Tát. Tất cả nền đá ở dưới đều được chạm trổ. Nét chạm bị thời gian làm mờ đi, nhưng những phần còn lại cho thấy các nghệ nhân điêu khắc đời Trần có quan niệm đúng về nghệ thuật trang trí: đó là những ngọn sóng, vân (mây) xoắn ốc, trên những đường nước gợn song song, phía trên hình sóng nước này là cánh hoa sen chạm nổi cao. Do đó toàn bộ nền dưới của tháp tượng trưng cho hoa sen nở trên mặt nước ba đào. Tháp chứa tro Trần Nhân Tông (tháp Phổ Minh) như nằm trên một toà sen của một vị Phật.