เดิมวัดพระงามเป็นวัดราษฎร๋์  พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ยกวัดพระงามเป็นพระอารามหลวงเมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2539 ภายในวัดมีซากเจดีย์ขนาดใหญ่ที่คาดว่าเป็นเจดีย์ที่สร้างสมัยทวาราวดีในศตวรรษที่ 11 หรือ 12 ถึงศตวรรษที่ 16 เช่นเดียวกับองค์พระปฐมเจดีย์  พระปรางค์วัดพระประโทณเจดีย์วรวิหาร และที่วัดทุ่งพระเมรุที่บริเวณสวนอนันต์ เมื่อครั้งที่สมเด็จพระมหาสมณเจ้ากรมพระยาวชิรญาณวโรรส สมเด็จพระสังฆราชเจ้าเสด็จเยี่ยมวัดต่าง ๆ ได้ทรงปรารภว่าวัดพระงามน่าจะสร้างขึ้นในสมัยเดียวกับเมืองนครปฐมเป็นราชธานี ชื่อ ทวารวดี เพราะมีโบราณวัตถุที่ขุดค้นพบในบริเวณนี้ล้วนแต่เป็นของเก่าสมัยทวารวดีทั้งสิ้น เช่นเดียวกับที่ขุดได้บริเวณองค์พระปฐมเจดีย์ มีพระพุทธรูปสัมฤทธิ์ พระพิมพ์ดินเผา เฉพาะที่ขุดได้ในบริเวณนี้จัดว่างดงามมาก ยากที่จะหาที่อื่นเสมอเหมือน ปัจจุบันได้เก็บรักษาไว้ที่พิพิธภัณฑ์สถานแห่งชาติ บางส่วนที่แตกหักได้เก็บรักษาไว้ที่พิพิธภัณฑ์องค์พระปฐมเจดีย์
              วัดพระงามได้รกร้างไปตามสภาพของบ้านเมืองและเจริญรุ่งเรืองเมื่อมีการสร้างเมืองใหม่ ต่อมาเมื่อพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 4 แห่งกรุงรัตนโกสินทร์ขึ้นครองราชย์แล้วได้สั่งให้ช่างมาทำการบูรณปฏิสังขรณ์องค์พระปฐมเจดีย์ เนื่องจากเมื่อครั้งที่พระองค์ท่านยังทรงผนวชอยู่ได้เสด็จธุดงค์มานมัสการและปักกลดด้านทิศตะวันออกเฉียงเหนือขององค์พระปฐมเจดีย์ ทรงทอดพระเนตรเห็นแสงสว่างเป็นนิมิตรมหัศจรรย์ที่องค์พระปฐมเจดีย์องค์เดิม ทรงมั่นพระทัยว่าเจดีย์องค์นี้เป็นสถานที่บรรจุพระบรมสารีริกธาตุ จึงให้ทรงปรับปรุงองค์พระปฐมเจดีย์เป็นรมณียสถานดังที่ปรากฎมาจนทุกวันนี้
               หลังจากที่บูรณปฏิสังขรณ์องค์พระปฐมเจดีย์มาเป็นเวลา 52 ปี มีพระภิกษุ 2 รูป จากวัดพระปฐมเจดีย์ คือ พระวินัยธรจุ้ย และพระอาจารย์ฮะ ได้มาจำพรรษาที่วัดพระงามซึ่งขณะนั้นเป็นวัดร้าง  จึงได้แผ้วถางที่รกร้างว่างเปล่าพบกุฏิโบราณ 1 หลัง วิหารบนเนินดิน มีพระพุทธรูปเก่าและซากเจดีย์ใหญ่หักอยู่ 1 องค์ สำหรับเนินดินสันนิษฐานว่าเป็นซากเจดีย์พังทลายลงตามกาลเวลา ส่วนวิหารบนเนินดินนั้นกรมศิลปากรได้ทำการสำรวจและสันนิษฐานว่าเป็นวิหารที่สร้างขึ้นในสมัยอยุธยา  เพราะลักษณะการก่อสร้างในสมัยนั้นฐานของวิหารจะคล้ายรูปเรือสำเภา จากคำบอกเล่าของหลวงปู่แช่ม ชมมณี ได้เล่าให้เจ้าอาวาสรูปที่ 7 ซึ่งขณะนั้นเป็นฆราวาสชื่อทองคำ ชมเชย ฟังถึงบริเวณเนินเจดีย์เป็นป่าไผ่ทึบ  ด้านทิศตะวันตกเป็นสถานที่ฝังศพของชาวบ้านและแต่ก่อนเคยเป็นแดนประหารนักโทษชื่อนายแดง  ใกล้ต้นมะขามใหญ่ปัจจุบันต้นมะขามต้นนี้ก็ยังปรากฎอยู่
               พระอาจารย์ฮะ และพระวินัยธรจุ้ย ได้จำพรรษาอยู่ที่วัดพระงาม ตั้งแต่ปี พ.ศ.2446  ตลอดระยะเวลาที่พระอาจารย์ฮะได้จำพรรษาได้เป็นเจ้าอาวาสรูปที่ 2 ท่านได้ทำการพัฒนาวัดที่เคยรกร้างให้เตียน สะอาด เรียบร้อย สร้างกุฏิหลังเล็ก ๆ หลังคามุงด้วยแฝกประมาณ 3 - 4 หลัง ในครั้งนั้นมีพระจำพรรษา 4-5 รูป ต่อมาพวกชาวบ้านได้มีจิตศรัทธาจึงให้การสนับสนุนในการสร้างกุฏิที่มั่นคงรวมทั้งได้ร่วมแรงร่วมใจช่วยกันสร้างอุโบสถโดยมีพระอาจารย์ฮะเป็นผู้ริเริ่ม อุโบสถนั้นมีขนาดความยาว 9 วา กว้าง 6 วา ทำการผูกพัทธสีมาเมื่อปี พ.ศ. 2450 ตรงกับ ร.ศ.125 ได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมาว่า "วัดโสภาพุทธาราม" แต่ไม่มีผู้นิยมเรียกกันจนจำชื่อวัดกันแทบไม่ได้ ครั้งเมื่อสมเด็จกรมพระยาดำรงราชานุภาพได้ทรงสำรวจวัด และทรงเรียกว่า "วัดพระงาม" ซึ่งน่าจะมาจากสาเหตุที่ค้นพบเครื่องดินเผาที่เป็นเศียรพระพุทธรูปที่งดงามได้ที่วัด จึงเป็นชื่อที่เรียกกันมาจนทุกวันนี้
               หลังจากพระอาจารย์ฮะ ซึ่งเป็นเจ้าอาวาสรูปที่ 2 มรณภาพลง จึงไปนิมนต์พระปลัดมณีซึ่งขณะนั้นจำพรรษาอยู่ที่วัดห้วยจระเข้ได้ 5 พรรษา มาเป็นเจ้าอาวาสรูปที่ 3 เนื่องจากพระปลัดมณี และบรรพบุรุษเป็นคนวัดพระงาม ตลอดระยะเวลาที่พระปลัดมณีดำรงตำแหน่งเจ้าอาวาสท่านเป็นพระนักเทศน์ ท่านมีพรสวรรค์ในการเทศน์มหาชาติได้ไพเราะทั้งลีลาและทำนอง ถึงกับสมเด็จกรมพระยาดำรงราชานุภาพรับสั่งให้เทศน์ให้ฟังที่ตำหนักเมืองนครปฐม(ปัจจุบันเป็นสำนักงานเทศบาลเมืองนครปฐม) นอกจากนี้ท่านยังเป็นพระนักพัฒนา ริเริ่มก่อสร้างกุฏิที่ถาวรมั่นคง สร้างศาลาการเปรียญ(ปัจจุบันได้รื้อและ
ทำการสร้างหลังใหม่ขึ้นแทน) สร้างหอระฆัง(ปัจจุบันได้ทำการบูรณะและอนุรักษ์ไว้) และได้ให้ความสำคัญของการศึกษา โดยตั้งโรงเรียนสอนนักธรรมขึ้นภายในวัด เป็นพระนักปกครองที่พระและเณรลูกวัดให้ความเคารพยำเกรงตลอดจนปกครองคณะสงฆ์และวัดต่างๆ ในตำแหน่งเจ้าคณะตำบลพระปฐมเจดีย์จนกระทั่ง
ท่านได้ลาสิกขา
                หลังจากที่พระปลัดมณีได้ลาสิกขา  พระอาจารย์เจียร บุญรักษ์ ซึ่งเป็นศิษย์ของพระปลัดมณีมารับตำแหน่งเจ้าอาวาสได้ 3 ปี โดยมิได้สร้างสิ่งใดเพิ่มเติมนอกจากทำการบูรณปฏิสังขรณ์เสนาสนะที่ทรุดโทรมให้คงสภาพเจ้าอาวาสรูปต่อมาก็ดำรงตำแหน่งอยู่ในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ จนกระทั่งเจ้าอธิการทองคำ ธมฺมทีโป(ทองคำ ชมเชย) นักธรรมเอก เป็นเจ้าคณะตำบลพระปฐมเจดีย์ เป็นพระธรรมรุ่นแรกได้เป็นเจ้าอาวาสรูปที่ 7 ได้มีการปรับปรุงกุฏิขึ้นมาใหม่ เทคอนกรีตภายในวัด ริเริ่มตั้งโรงเรียนสอนบาลีขึ้นในวัดพระงาม โดยได้รับการสนับสนุนจากพระครูปลัดสุวัฒนสุตคุณ(พระธรรมราชานุวัตร อดีตเจ้าคณะภาค 3 ผู้ช่วยเจ้าอาวาสวัดพระเชตุพนฯ ซึ่งปัจจุบันได้มรณภาพแล้ว) เป็นกำลังสำคัญในการจัดตั้งและยุบลงเมื่อมีการ
ตั้งโรงเรียนสหศึกษาบาลีที่องค์พระปฐมเจดีย์ แต่มีการก่อตั้งโรงเรียนประชาบาลขึ้นแทนปัจจุบันคือโรงเรียนเทศบาล 1 วัดพระงาม โดยอาศัยเรียนที่ศาลาการเปรียญชั้นล่าง เมื่อเจ้าอธิการทองคำลาสิกขาได้มีเจ้าอธิการพ่วง เจ้าคณะตำบลมารักษาการเจ้าอาวาสอยู่ระยะหนึ่ง จนกระทั่งพระอธิการจิตร จตฺตมโล มาดำรงตำแหน่งเจ้าอาวาสรูปที่ 9
                เมื่อพระอธิการจิตร จตฺตมโล มารับตำแหน่งเจ้าอาวาสท่านได้ริเริ่มสร้างอุโบสถหลังใหม่เนื่องจากหลังเก่าชำรุดและคับแคบ ได้เริ่มก่อสร้างต้ังแต่ปี พ.ศ.2505 โดยมีหลวงพ่อเงินวัดดอนยายหอมเป็นประธานในการจัดสร้าง ได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมามีขนาดกว้าง 40 เมตร ยาว 80 เมตร เมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ.2505 และทำการผูกพัทธสีมาเมื่อ พ.ศ.2506 นอกจากนี้ทางวัดยังได้ขยายเมรุที่คับแคบออกไปอีกโดยได้รับจิตศรัทธาจาก นายประวัติ ศรีบัวทอง เป็นเจ้าภาพในการต่อเติม พระอธิการจิตรได้ลาออกจากตำแหน่งเจ้าอาวาสเมื่อปี พ.ศ.2512 เนื่องจากสุขภาพไม่ค่อยดีและมรณภาพลงในปี พ.ศ.2528
                ในปี พ.ศ.2512-2527 พระราชปัญญาภรณ์ ที่ปรึกษาเจ้าคณะภาค 14 วัดไร่ขิง ดำรงตำแหน่งเจ้าคณะจังหวัดนครปฐมในขณะนั้น ได้มารักษาการเจ้าอาวาสวัดพระงามเป็นผู้บุกเบิกวัดพระงามให้เจริญรุ่งเรืองตราบจนทุกวันนี้ ทั้งนี้เนื่องจากท่านพิจารณาเห็นว่าวัดพระงามตั้งอยู่ในทำเลที่เหมาะสมคืออยู่ในย่านชุมชน มีการคมนาคมสะดวกทั้งทางรถไฟและทางรถยนต์ จึงได้ปรึกษากับคณะกรรมการวัดเห็นสมควรสร้างศาลาการเปรียญขึ้นใหม่ให้
กว้างขวางและทันสมัยโดยสร้างอาคารเป็น 2ชั้น สร้างโรงเรียนสอนพระปริยัติธรรม สร้างซุ้มประตูหน้าวัดด้านถนนพระยาพานเมื่อ พ.ศ.2514 โดยได้รับการบริจาคจากนายประวัติ ศรีบัวทอง  สร้างกุฏิเรือนไทย 2 ชั้น จำนวน 12 หลัง  รื้อโรงครัวหลังเก่าเพื่อสร้างเป็นศาลาบำเพ็ญกุศลและคลังเก็บพัสดุ  ปรับปรุงสถานที่ภายในวัดให้เป็นระเบียบเรียบร้อย ให้การสนับสนุนการศึกษาแก่พระภิกษุสามเณรทั้งแผนกธรรมและบาลี
                ในปี พ.ศ.2527 พระมหาโสภา เขมสรโณ ได้รับตำแหน่งเจ้าอาวาสวัดพระงาม ได้ดำเนินการก่อสร้างศาลาบำเพ็ญที่พระราชปัญญาภรณ์ได้ดำริห์ไว้จนเสร็จเรียบร้อย สร้างประตูทางด้านทิศเหนือ โดยได้รับบริจาคจากกำนันพัน คำสุวรรณ และครอบครัว ทำการบูรณะปฏิสังขรณ์ทาสีอุโบสถ มุงกระเบื้องหลังคาศาลาการเปรียญใหม่ สร้างหอระฆัง โดยได้รับการบริจาคจากคุณอนงค์ ศรีสุขุมบวรชัย และครอบครัวพร้อมทั้งได้รับบริจาคจากประชาชนสร้างกุฏิเพิ่มเติม ปรับปรุงผิดดินหลังเมรุทำสวนหย่อม บูรณะวิหารมณฑปบนเนินดินร่วมกับกรมศิลปากร  จัดสร้างกำแพงวัดด้านทิศเหนือขนานที่ดินของการรถไฟ
แห่งประเทศไทย ปรับปรุงสุสานเพื่อดำเนินการก่อสร้างเมรุเผาศพระบบเตาไฟ้าที่เป็นแบบไร้กลิ่น ไร้ควัน ปัจจุบันการก่อสร้างเสร็จเรียบร้อยแล้ว ส่งเสริมด้านการศึกษาของพระภิกษุสามเณร  โดยให้ทุนการศึกษาแก่พระภิกษุและสามเณรที่เรียนดี และจัดตั้งกองทุนระดับชั้นประถมศึกษา มัธยมศึกษา และอุดมศึกษา  โดยมอบทุนการศึกษาให้เป็นประจำทุกปี
                ต่อมาเมื่อพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ยกวัดพระงามเป็นพระอารามหลวง เมื่อปี พ.ศ.2539 ทางเจ้าคณะจังหวัดนครปฐมได้แต่งตั้งพระครููสุกิตติวราภรณ์ รักษาการเจ้าอาวาสวัดพระงาม พระมหาโสภา เขมสรโณ เป็นผู้ช่วยเจ้าอาวาสวัดพระงามพระอารามหลวง และได้รับมอบหมายจากเจ้าคณะจังหวัดนครปฐมให้เป็นผู้ทำการแทนเจ้าอาวาส ปกครองดูแลพระภิกษุสามเณรภายในวัดพระงามพระอารามหลวง ต่อมาในปี พ.ศ.2540 พระมหาโสภา เขมสรโณ ได้รับพระบัญชาแต่งตั้งเป็นเจ้าอาวาสพระอารามหลวง วัดพระงาม พ.ศ.2547 ได้รับพระราชทานเลื่อนสมณศักดิ์เป็นพระราชาคณะชั้นราชที่พระราชปริยัติโมลี (มรณภาพเมื่อ 5 พฤศจิกายน พ.ศ.2551)