現在の国分寺から北西に約１００メートルの場所にある、１９２１年に国の史跡に指定された僧寺跡です。東西１６０メートル・南北１２０メートルの回廊をめぐらしており、南の中門から正面に講堂があり、右側（東側）に金堂、左側（西側）には塔を備えた法隆寺式の伽藍配置となっていたことが分かっています。また、講堂と中門は長方形をした回廊で繋がっており、講堂の北側には僧坊、そして国分寺の管理運営を担った建物と見られる建物群が発見されています。

全国に国分寺が造られる経緯となったのが７４１年の聖武天皇の詔のため、相模国分寺も８世紀中頃に建立されたと考えられています。なお、海老名駅前では相模国分寺七重塔の１／３縮尺の模型を見ることができます。