วัดหนองหอยเป็นวัดเก่า สร้างขึ้นในสมัยรัชกาลที่ ๕ ประมาณปี พ.ศ. ๒๔๑๖ เดิมชื่อ วัดน้อยตั้งอยู่ที่บ้านห้วย หมู่ที่ ๔ ตำบลเขาแร้ง อยู่ใกล้กับวัดโสดาประดิษฐาราม สมัยนั้นหลวงปู่งาม เป็นเจ้าอาวาส ท่านเห็นว่าอยู่ใกล้กับวัดโสดาประดิษฐารามมาก และมีโยมผู้ศรัทธาได้ถวายที่ดินบริเวณหมู่บ้านหนองหอยซึ่งที่ราบเชิงเขาให้ ท่านจึงได้เริ่มสร้างวัดขึ้นที่หมู่บ้านหนองหอย เนื่องจากวัดตั้งอยู่ที่หมู่บ้านหนองหอย ชาวบ้านจึงเรียกชื่อวัดตามชื่อหมู่บ้านว่า “วัดหนองหอย” วัดหนองหอยมีเจ้าอาวาสปกครองดูแลต่อกันมาหลายรูป รูปปัจจุบันคือ พระเดชพระคุณ พระราชวัลภาจารย์ (ดาวเรือง อาจารคุโณ) วัดหนองหอยได้รับพระราชทานวิสุงคามสีมา เมื่อวันที่ ๒๕ ตุลาคม ๒๕๑๖ และได้ทำการปิดทองฝังลูกนิมิตผูกพัทธสีมา เมื่อวันที่ ๒๐ มกราคม ๒๕๑๗

ตามประกาศสำนักงานพระพุทธศาสนาแห่งชาติ เรื่อง ยกวัดราษฎร์เป็นพระอารามหลวง ด้วยทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ยกวัดหนองหอย ตำบลเขาแร้ง อำเภอเมือง จังหวัดราชบุรี เป็นพระอารามหลวงชั้นตรี ชนิดสามัญ ตั้งแต่วันที่ ๒๙ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๕๕ เป็นต้น ประกาศ ณ วันที่ ๘ มิถุนายน ๒๕๕๕