大仏の鋳造が始まったのは天平19年（747年）で、この頃から「東大寺」の寺号が用いられるようになったと思われる。なお、東大寺建設のための役所である「造東大寺司」が史料に見えるのは天平20年（748年）が最初である。
聖武天皇が大仏造立の詔（みことのり）を発したのはそれより前の天平15年（743年）である。当時、都は恭仁京（くにのみや 京都府相楽郡加茂町）に移されていたが、天皇は恭仁京の北東に位置する紫香楽宮（しがらきのみや 現・滋賀県甲賀市信楽町）におり、大仏造立もここで始められた。聖武天皇は短期間に遷都を繰り返したが、2年後の天平17年（745年）、都が平城京に戻るとともに大仏造立も現在の東大寺の地であらためて行われることになった。この大事業を推進するには幅広い民衆の支持が必要であったため、朝廷から弾圧されていた行基を大僧正として迎え、協力を得た。
難工事の末、大仏の鋳造が終了し、天竺（インド）出身の僧・菩提僊那を導師として大仏開眼会（かいげんえ）が挙行されたのは天平勝宝4年（752年）のことであった。そして、大仏鋳造が終わってから大仏殿の建設工事が始められ、竣工したのは天平宝字2年（758年）のことであった。
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東大寺では大仏創建に力のあった良弁、聖武天皇、行基、菩提僊那を「四聖（ししょう）」と呼んでいる。
大仏造立・大仏殿建立のような大規模な建設工事は国費を浪費させ、日本の財政事情を悪化させるという、聖武天皇の思惑とは程遠い事実を突き付けた。実際に、貴族や寺院が富み栄える一方、農民層の負担が激増し、平城京内では浮浪者や餓死者が後を絶たず、租庸調の税制も崩壊寸前になる地方も出るなど、律令政治の大きな矛盾点を浮き彫りにした。
天平勝宝8歳（756年）5月2日、聖武太上天皇が崩御する。その年の7月に起こったのが、橘奈良麻呂の乱である。7月4日に逮捕された橘奈良麻呂は、藤原永手の聴取に対して「東大寺などを造営し人民が辛苦している。政治が無道だから反乱を企てた」と謀反を白状した。