南禅寺大佛殿较小，殿内没有柱子。在殿内中心稍后，有高0.7米的“凹”字形佛坛，沿坛可以通行，坛上有佛教造像17尊，都是唐代原塑，有很高的艺术价值。
大殿单檐歇山顶,平面正方形,面阔进深各三间，通面阔 11.75米，进深10米。殿前月台宽敞。前檐明间辟板门，两次间为破子棂窗。殿四周施檐柱12根，西山施抹楞方柱 3根，皆为创建时的原物，余皆圆柱，柱底自然料石作柱础。各柱微向内倾，角柱增高，侧脚、生起显著。柱间用阑额联系，无普柏枋，转角处阑额不出头，唐代特征显著。殿内无柱，无天花板彻上露明造。通长的两根四椽栿横架于前后檐柱之上，栿上施缴背，通达前后檐外，再上为驼峰、大斗、捧节令栱、承平梁和平榑。平梁两端施托脚，其上用大叉手承托脊榑，无驼峰与侏儒柱。这种构造是汉唐期间的古制，五代以后已不复见。梁架两山用丁栿,转角处仅设搭牵一道,承椽枋与平榑相交之点，用直斗承托。梁栿形制皆为月梁式。檐柱上施斗栱承托屋檐,无补间铺作,古制犹存。柱头斗栱五铺作,双抄单栱偷心造,前后檐华栱两跳皆足材。第二跳华栱系四椽栿伸至檐外制成，缴背伸出檐下砍成耍头，与令栱搭交承替木和撩檐榑。两山斗栱上的耍头，是丁栿外端。转角处施45度斜栱,令栱制成鸳鸦交首栱。柱头泥道栱之上，叠架柱头枋两层，下层隐刻慢栱，上层置驼峰，皿板、散斗承压槽枋。各栱卷杀皆分五瓣，每瓣微向内倾，这种作法曾见于齐隋间石窟窟檐和墓葬雕刻斗栱之上，建筑实物中此为仅见之例。
殿顶举折平缓，总举高为前后撩檐榑之间的1/5.15，即19.4%。檐出部分仅施檐椽一层，不加飞椽。翼角处大角梁通达内外，无子角梁，平直古朴。
殿内佛坛宽大，约占室内面积的二分之一。坛上彩塑17尊，皆为唐物。主像释迦佛，体形高大，结跏趺坐于束腰须弥座上。两侧有文殊、普贤各骑狮像。主像两侧为阿难、迦叶二弟子和二胁侍菩萨。文殊、普贤前隅有獠蛮、拂菻牵引狮象和二童子仰望，再前为二侍立菩萨和二天王。释迦前面有二供养菩萨置莲台上。各像比例适度，面形丰满，衣饰华丽，神态自如，体形较六朝柔和。与敦煌唐塑相较，如出一辙，是中国现存寺观彩塑中的珍品。
此外，南禅寺还保存有角石2块，石狮3躯，小石塔1座，雕工精练，亦为不可多得的唐代遗物。
南禅寺年久失修，大殿木构件有所风化，地震冲击后梁架向东歪闪,檐柱向前倾斜,部分构件脱榫劈裂，四椽受压弯垂10余厘米。经过实地发掘、测绘设计，制成修复方案，1974～1975年落架修缮。
首先从南禅寺大殿现存的十七尊像的布局来看，除中央主佛和左右胁侍弟子、菩萨以外，还另有乘坐狮象的文殊、普贤以及站立在边远的菩萨、天王像，这种重叠繁复的组合，在敦煌唐塑中是未曾见的。虽然在天龙山第9窟被定为隋末唐初的造像有此乘坐狮象的胁侍，但无旁侧的菩萨和天王，只有山西大同下华严寺的辽代塑像有此类布局，至于文殊普贤分乘狮象并有象奴牵引者，延安北宋石窟和四川大足北山北宋石窟，以及其他各地的宋代造像是多见的，再就南禅寺现存较好的塑像胁侍菩萨和天王像来看，如与同地区建于大中十一年的佛光寺大殿同类塑像相比，在神态、衣饰及塑技上，后者固然呆板无神、程式化气息严重，但如与敦煌莫高窟盛、中唐同类制作相比，则南禅寺塑像在造型优美、气度雍容和衣纹简练流畅等方面都远为不及。特别是南禅寺的天王像，形象拙滞，衣饰繁琐臃肿以及菩萨的花冠装饰和裙带的配合等等，都表现出晚于唐代，而有可能属于宋、元甚至明代重塑的。虽然在记载中仅有元至正年间有一次塑像的妆銮，但按一般泥塑造像的保存情况在明、清两代的长时期中，南禅寺大殿不可能因地震等毁坏仅修殿宇而不修塑像。另一方面，南禅寺为五台山区小寺，塑像虽不可能如敦煌那样多出自名师之手，但时代风格和风尚往往是不胫而走，特别是反映在造型艺术上，即庸手也能体现出时代精神。因此南禅寺塑像的时代值得详作分析研究。
南禅寺位于山西省五台县东南约20公里，是1953年山西文物普查中发现的我国现存最早的唐代佛寺。据推测，在唐武宗会昌五年灭法毁佛时，曾毁佛寺四万余所，早于会昌六十多年建成的南禅寺，可能因寺院规模不大，且僻处山村，才得以保存。据修殿时发现，殿梁题记的唐建中三年是重修而非创建，如此，殿中塑像也有可能早于重修时期。但从现存塑像的配组和一部分塑像的造型风格看，如与敦煌莫高窟唐代同类塑像以及其他各地的宋或辽代同类塑像相对比，不难看出南禅寺部分塑像，不仅不早于中唐，而且有的还可能晚于唐代。
首先从南禅寺大殿现存的十七尊像的布局来看，除中央主佛和左右胁侍弟子、菩萨以外，还另有乘坐狮象的文殊、普贤以及站立在边远的菩萨、天王像，这种重叠繁复的组合，在敦煌唐塑中是未曾见的。虽然在天龙山第9窟被定为隋末唐初的造像有此乘坐狮象的胁侍，但无旁侧的菩萨和天王，只有山西大同下华严寺的辽代塑像有此类布局，至于文殊普贤分乘狮象并有象奴牵引者，延安北宋石窟和四川大足北山北宋石窟，以及其他各地的宋代造像是多见的，再就南禅寺现存较好的塑像胁侍菩萨和天王像来看，如与同地区建于大中十一年的佛光寺大殿同类塑像相比，在神态、衣饰及塑技上，后者固然呆板无神、程式化气息严重，但如与敦煌莫高窟盛、中唐同类制作相比，则南禅寺塑像在造型优美、气度雍容和衣纹简练流畅等方面都远为不及。特别是南禅寺的天王像，形象拙滞，衣饰繁琐臃肿以及菩萨的花冠装饰和裙带的配合等等，都表现出晚于唐代，而有可能属于宋、元甚至明代重塑的。虽然在记载中仅有元至正年间有一次塑像的妆銮，但按一般泥塑造像的保存情况在明、清两代的长时期中，南禅寺大殿不可能因地震等毁坏仅修殿宇而不修塑像。另一方面，南禅寺为五台山区小寺，塑像虽不可能如敦煌那样多出自名师之手，但时代风格和风尚往往是不胫而走，特别是反映在造型艺术上，即庸手也能体现出时代精神。因此南禅寺塑像的时代值得详作分析研究。
