पौराणिक कथाओ के अनुसार भगवान श्री रामचंद्र के पूर्वज रघुकुल के चक्रवर्ती राजा भगीरथ ने यहां एक पवित्र शिलाखंड पर बैठकर भगवान शंकर की प्रचंड तपस्या की थी। इस पवित्र शिलाखंड के निकट ही 18 वी शताब्दी में इस मंदिर का निर्माण किया गया। ऐसी मान्यता है कि देवी भागीरथी ने इसी स्थान पर धरती का स्पर्श किया।
ऐसा माना जाता है कि गंगोत्री मंदिर की स्थापना ऋषि भागीरथ ने की थी, जो गंगा नदी को पृथ्वी पर लाए थे। कहा जाता है कि इस मंदिर का निर्माण 18वीं शताब्दी की शुरुआत में नेपाली जनरल अमर सिंह थापा ने कराया था। गंगोत्री कई किंवदंतियों और मिथकों से भी जुड़ी है।