寺的一部分建筑就架在这一根根木梁之上，另一部分则利用突出的岩石作为它的基础。游人在远处见不到这些木梁，却见到不少细木斜顶住寺的底层。游人会想：这些颤颤悠悠的木柱能顶得住这样一座寺庙吗？当人们仔细观察，发现承受重量的除了木柱外，还有那些插入岩石的巨大木梁后，对古代匠师的智慧，不得不由衷地发出感叹和敬佩了。悬空寺始建于北魏后期，距今约1400年。历代都重修，但原来的结构都没有改变。
前人介绍悬空寺，概括为：“面对恒山，背倚翠屏；上载危岩，下临深谷； 凿石为基，就岩起屋；结构惊险，造型奇特。”
进寺后，有楼梯可攀登上楼，这里并不显得多么惊险，但当你在楼上，沿着紧贴在崖壁的通道，由南往北走，通过一条栈道，走到北边的那座三层三檐的楼阁时，就会发现这里地势已相当高。往上望，“上载危岩”；往下看，“下临深谷”，脚下的楼板又有晃动的感觉，真是惊心动魄，惊险之至。 建在崖壁上的殿堂进深都较小，殿内的塑像形体也相对缩小，但比例适度，表情丰富，很有艺术价值。寺中共有殿堂40余处，都是木结构，其位置部署，对称中有变化，分散中有联络。游人们在廊栏间行走，如如迷宫，甚至会找不到出路。这正是其建筑构思的一个特色，既不呆板，又不零乱，给人以曲折玄妙之感.
在寺的栈道石壁上，刻有“公输天巧”四个大字，赞赏悬空寺的建造技艺。公输就是鲁班，也叫公输班，春秋战国时代人，被认为是建筑工匠的祖师爷。这四个字是说，这座建筑物简直是鲁班那样巧夺天工的匠师所为。
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