桃源洞位於武夷山六曲畔內，此地窮極幽深，石崖相倚成門，復履婉轉而入，石橋下溪澗流水，內忽平曠，日月放生潭布列洞口，四面環山，桃林片片；田疇可壹、二十畝，仿如陶淵明筆下「世外桃源」，故得名。
歷史道觀創建於唐朝天寶年間（742－756年），是時武夷山仙靈之說吸引大批高士來此隱居修煉。會稽女冠孔氏、莊氏、葉氏（後人稱三皇元君）結伴來武夷修煉，後皆結茅於桃源洞，並開發成壹方避世隱居的樂土，桃樹成林。宋儒陳石堂、高士吳正理也曾居此煉養著述，道教南宗五祖白玉蟾真人也隱居桃源煉丹。
元朝時擴建劉文簡祠、三元庵，主奉三官大帝、劉文簡公等神像。明朝，桃源道觀已遠近聞名，是武夷山主要道觀之壹。當時修建了三清殿、三皇元君殿、三官殿、真武殿、娘娘殿、功德祠等殿堂，殿堂占地面積有二千多平方米，修真高道多選此地居之；明吳拭《小桃源洞訪道人》詩雲︰「……，窮源有古村，二三避世客；避世非避秦，棲心煉精魄；春田自耕割，衣食無需索；風動棕花落，雨過藥苗摘。」道觀經過清朝衰微破落，已有多處殿堂倒塌。
民國二十五年（1936年），著名華僑胡文虎先生偕同海軍司令薩鎮冰先生來此朝山遊玩，見道觀破爛不堪，胡先生當場捐贈五百大洋作為重修資金，並壹同題寫「小桃源」匾額掛於山門上。道觀經過「文革」破壞，只剩下中間壹座殿堂空殼。
近況1990年，桃源道觀獲批準為對外開放宮觀。福建省宗教局對道教重振十分重視，並介紹三名從中國道教學院畢業的福建省籍道士到武夷山桃源道觀開展教務工作，把桃源道觀列為該省重點宮觀之壹。1991年，住觀道士對大殿內部進行整修，並用閩北珍貴木杉 ── 紅豆杉雕刻了三清道祖聖像，像高二米壹五，雕刻精細；裝配紅豆杉供桌、銅香爐、燭臺和宗教用品，開展正常宗教活動。
1993年，道觀根據省人民 *** 頒布的《福建省宗教活動場所登記暫行規定》，經核準給予登記發證，道教文化活動全面開展。1995年7月，桃源道觀和武夷山景區籌集資金刻制了世界目前最大老君巖雕，並於1996年3月4日舉行盛大開光大典，中國道協、省、地、市領導主持了開光儀式，海內外信眾三千多人參加了開光盛典。老君聖像高十六米，寬十壹米，厚十米；造像逼真莊嚴，神態和藹可親，線條暢然，灑脫自在，超然物外。
建築桃源洞道觀重修面積占地約為六千多平方米，主殿有三清殿、玉皇殿、靈官殿、山門（中軸部份）組成，左右配殿有三皇元君殿、真武殿、三官殿、藏經閣等殿堂組成。有道教徒開展道務和修真之殿房，也有培養道教人才和宣傳道教文化之場所。1995年桃源道觀和武夷山景區籌集資金刻制了世界目前最大老君巖雕。
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清?董天工纂：《武夷山誌下》頁1147，江蘇古籍出版社。