海光寺位于南京路与南门外大街交汇处东北侧，其地域为：南京路以北、多伦道以南，万全道以西、南门外大街以东的范围。清乾隆年间，天津总兵蓝里在城南大规模开垦水田种植水稻，使那里成为稻垄纵横、蛙鸣阵阵的鱼米之乡。康熙四十四年（1705），蓝里延请名僧成衡来津创建了普陀寺。寺院宽敞壮观，院内遍栽葡萄，故俗称“葡萄寺”（“普陀———葡萄”读音相类）。1719年康熙帝巡幸天津，为普陀寺赐题匾额“海光寺”，并书楹联“香塔鱼山下，禅堂雁水滨”。于是，普陀寺遂易名海光寺。寺外植柳万株，枝叶披拂，绿阴遮地；辟田百顷，与城南河塘相连，菡萏盛开，稻香萦怀，文人雅集，游船荡漾，十里波光与碧瓦朱墙相映，故有“小江南”之称。
海光寺在近代史上遐迩闻名，并非因其曾获皇上恩宠，而源自在这座寺庙里与英、法、俄、美签订了丧权辱国的《天津条约》。咸丰八年（1858）第二次鸦片战争爆发，英法联军舰队攻占大沽炮台，溯河而上，直抵东浮桥，盘踞三岔口。天津守军奉命在海光寺外驻扎。朝廷急派大学士桂良、吏部尚书花沙纳为钦差大臣赴津谈判求和。英、法、俄、美侵略者强迫清政府在海光寺分别签订了《天津条约》。海光寺成为中国备受凌辱的见证，于是它得了个别名———签约寺。咸丰十年（1860）英法联军再度侵占天津，海光寺被侵略军占领；转年因天津开埠而撤出。
第二次鸦片战争后，清政府开始重视国防建设。咸丰十一年（1861），朝廷委任直隶总督崇厚在海光寺创办“天津机器局”（即西局），把从国外购置的蒸汽机、化铁炉和车床等设备，安装在佛殿东跨院的厂房里，制造枪炮弹药，以加强京畿防务。
光绪二十六年（1900），八国联军侵入天津，海光寺遭彻底破坏，日军占领海光寺。转年签订《辛丑条约》，海光寺被划入日租界，日本兵营以及驻军司令部就设于此处。日租界街道一律以日本名字命名，如：南京路（南门外大街至锦州道一段）叫“住吉街”，多伦道叫“福岛街”，新疆路叫“三岛街”，万全道叫“伏见街”等。可能是为了炫耀占领海光寺的所谓“战果”，日租界当局继续使用“海光寺”这个地名。
