Rời khỏi Thiên Trù, men theo chân núi Tiên Sơn vào chùa Trong, quý khách rẽ lên chùa Giải Oan bên tay trái. Chùa này do Sư tổ Thông Dụng, húy Thám, pháp danh Cương Trực, đời thứ 2 khai sáng vào triều hậu Lê, đời Thuần Tông năm Ất Mão, niên hiệu Long Đức thứ 4 (1735). Chùa ở lưng chừng núi Long Tuyền, khi mới khởi dựng chỉ là một thảo am nhỏ tre gỗ đơn sơ ẩn trong cây đá khói mây. Đến năm Mậu Thìn (1928) Đại sư Thanh Tích, sư tổ đời thứ 9, tôn tạo lại theo thế “ỷ bích sơn” và đề bốn chữ “Giải Oan Khê Tự” trên nóc. Đến năm Đinh Sửu (1937) được trùng tu lại. Năm 1995 Ban xây dựng Chùa Hương tu bổ thêm Am Từ Vân, kè lại sân chùa và một số công trình phục vụ khách hành hương. Đặc biệt vào năm Nhâm Thìn (2012) đã mở rộng sân chùa và trùng tu lại một số công trình khác giúp cho cảnh chùa thêm phần khang trang tú lệ và du khách, phật tử về hành hương chiêm bái cảnh Phật.
Chùa Giải Oan cũng là nơi thờ phụng đức Bồ tát Quán Thế Âm làm Phật chủ. Riêng Am Từ Vân còn lưu giữ được một pho tượng Quán Âm Tứ Tý vào thế kỷ XVIII. Điều đặc biệt là trong chùa có giếng thiên nhiên Thanh Trì trong suốt và không bao giờ cạn. Bên Am Phật Tích còn có một vết chân Phật Bà in sâu xuống đá. Tương truyền đức Chúa Ba (Bồ tát Quán Âm Diệu Thiện) xưa kia từ chối thánh chỉ của vua cha không lập gia đình nên đã bị mang ra pháp trường, nhưng chưa kịp hành hình thì Thần núi Hương Sơn đã hóa hình mãnh hổ nhảy vào cứu thoát và cõng về đặt tại Am Phật Tích. Thế rồi từ đây Ngài dạo chơi địa phủ thăm 18 cửa địa ngục, lúc tỉnh dậy Ngài đã ấn chân xuống đó làm dấu và cũng từ nơi linh sơn phúc địa này ngài được đức Thế Tôn hiện thân điểm hóa và chỉ đường vào Hương Tích tu tập. Sau khi tắm nước thiên nhiên Thanh Trì để tẩy sạch bụi trần, Ngài bèn theo Sơn Thần dẫn lối đi vào cõi Phật.
Ngoài khu chính điện và Am Từ Vân, hai bên tả hữu tòa Tam Bảo còn có Am Phật Tích nơi có vết chân Phật Bà in sâu trên khối đá, có dải đá rủ xuống nước như bức trướng thiên nhiên, có động Tuyết Kình nơi thờ Thần núi Hương Sơn, vị Thần đã hóa hổ cướp pháp trường, lại dẫn đường đưa đức Chúa Ba vào Hương Tích. Dưới chân núi Giải Oan còn có chín khe suối nhỏ, vào mùa mưa nước chảy róc rách tạo thành những âm hưởng của bản nhạc thiên nhiên thanh thoát, như đưa du khách dứt hẳn trần ai, bước tiếp vào nơi Phật tích; “Lưu thủy vô tình vạn cổ cầm”
Đứng trên sân chùa nhìn xuống thung lũng ta thấy hai hàng cây đại cổ thụ nở hoa ngát hương bên đường đá rêu phong uốn khúc, xen vào đó là những tán hoa gạo đỏ rực rỡ điểm tô trong mầu xanh biếc của núi rừng;
“Ngắm rừng mai nở khuây niềm tục,
Mượn giếng oan trong tưới lửa phiền”.
Chùa Giải Oan với lối kiến trúc hài hòa như lẫn với cảnh thiên nhiên thanh tao u tịch, sơn thủy hữu tình và dòng nước mát của giếng thiên nhiên Thanh Trì đã phần nào giúp cho quý khách như quyên đi những ưu tư của đời thường khi hành hương về cõi Phật. Đúng như 4 câu thơ của Tố Hữu đã viết:
“Ôi! Hôm nay bước từng bậc đá
Róc rách còn nghe tiếng Giải Oan
Ước gì đời mãi xanh tươi lá
Thanh thản Chùa Hương cả thế gian”.