南禪寺大殿，位于五臺縣陽白鄉李家村附近的小銀河旁，它在這裡靜靜地屹立了1237年，是中國現存最古老的木構建筑。寺院坐北朝南，佔地面積3078㎡，中軸線上有山門（觀音殿）、正殿、東西配殿，正殿、東西殿為龍王和菩薩殿（山門、東西殿均為清代時期建筑），院內之小石塔、石獅等石雕藝術品，為唐代作品。大殿平面呈矩形，三間正殿，據實際測量，面寬11.62m，進深9.9m，全殿由臺基，柱額層、鋪作層、梁架層四部分組成，共用簷柱12根，梁架製作極為簡練，屋頂重量主要是通過梁架由檐墻上的柱子支撐。檐墻不負載重量，只起間隔內外防御風雨侵襲的作用。
南禪寺在歷史上是一座不知名的小廟，其修建歷史在存世文獻中鮮有記載。1953年1月，山西省文物管理委員會主任委員崔斗辰與北京市文物整理委員會杜仙洲赴五臺山了解文物建筑修繕保護情況，五臺縣人民政府反映，距縣城22千米處的李家莊南禪寺系唐代建筑，已殘毀，急待修繕。隨后，山西省文管會派人進行了勘查，并將測繪結果和照片報告文化部社會文化事業管理局。同年10月，文化部社管局組織相關專家對南禪寺進行了詳細勘察。
關于南禪寺的建制，舊志《五臺縣志》《清涼山志》均無記載，僅有數通明清石碑和在大殿明間西側平梁底皮發現的“因舊名旹大唐建中三年歲次壬戌月居戊申丙寅朔庚午日癸未時重修殿法顯等謹志” 墨書題記，說明大殿的修建年代為唐建中三年（782）。綜合大殿斗拱、闌閣、舉折等明顯的唐代建筑結構形制，勘察組當即認定大殿為唐代建筑，并證實它的修建年代比梁思成、林徽因發現的被認為是當時國內最古老的木結構建筑、建于唐大中十一年（857）的五臺山佛光寺東大殿還要早75年。至此，南禪寺大殿被確定為中國現存最早的木構建筑。
南禪寺的確切建筑年代已無從考證。但其大殿明間西平梁下的墨書題記，證明這座建筑物重修于唐建中三年（782），因此寺廟的創建年代應該更早。大殿重修后60多年，唐武宗于唐會昌五年（845）詔敕廢佛，發起中國古代歷史上規模最大的一次毀佛運動，限期拆毀天下佛寺4600余所，拆毀招提蘭若（民間寺廟）4萬座。根據幾十年來的考古調查結果，會昌毀佛以前的木構建筑物，有確切年代的只有南禪寺大殿一處，它能保存下來的原因，可能是由于地處偏僻山村不被人注意；或因建筑工匠就是附近居民，不愿毀壞自己的勞動成果；或因受迷信思想影響極深，不敢得罪佛祖菩薩。不論何種因素，從今天來看，保存下來的木構建筑物和塑像都是唐代勞動人民的智慧結晶，也說明我國唐代建筑文化和建筑技術，不僅在大城市普遍發達，而且普及到偏僻農村和山莊窩鋪之中，為后人認識唐代建筑科技水平和建筑文化成就提供了最基層最真實的典型例證。
南禪寺大殿自唐建中三年（782）重修后，迄今已經1237年，經歷了多次維修、保養。歷史上最早的一次大修是在宋元祐元年（1086），大殿內明間兩根大梁底皮都留有墨書題記。
題記書寫在大梁土朱刷色的表面，大梁仍為唐代原構件。題記說明這是一次規模較大的“落架重修”，大修的原因，應當與宋景祐五年（1038）春季定襄大地震有關。現存大殿內的圓形柱子中，有幾根可能就是這次更換的，其中前檐明間西柱內側，尚保留著宋政和元年（1111）游人墨書題記。此后大殿經常小修，如元至正三年（1343）修補了大殿的塑像，清嘉慶二十五年（1820）和同治十二年（1873）全寺又經過兩次普遍的維修，現存大殿前檐的磚券門、彩畫等應是這兩次修理的。寺內其他建筑，除明隆慶元年（1567）所建的龍王殿以外，其余各殿的結構式樣，都屬于清代中晚期建筑風格。
1953年發現南禪寺為唐代木構建筑物后，人民政府立即組織進行了必要的維修和保護，并于1961年定為全國重點文物保護單位。當時，寺址東南兩側水土流失嚴重，已經形成崖坎，逼近寺基。文物主管部門先是砌筑片石戧柱保護，幾年后險情加劇，便又砌壩圍護，同時培育松柏，保護地形現狀。歷經幾十年之久，石壩巍然、松柏成蔭、環境優美、寺院安全。1966年邢臺地震后，大殿東次間磚券坍塌，整體梁架明顯地向東南方向傾斜（向東20～26厘米，向南30～36厘米），構件脫榫、劈裂嚴重，縣文保所及時搶救處理。1972年，國務院批準對南禪寺大殿進行落架修繕，山西省文物工作委員會在國家文物部門技術人員和專家的指導下，再次對南禪寺進行實地勘測、發掘，詳細繪制各部位結構圖紙，設計制定復原方案。1973年8月，國家文物局組織楊廷寶、羅哲文等建筑、文物大師，實地考察并商討方案，最終確定了以文物建筑保護的最高目標——恢復原狀作為修復工程的基本原則，對南禪寺大殿采取全面復原的保護修繕。工程于1974年開工，1975年8月竣工，包括復原和加固兩部分。其中，復原部分主要包括明臺、檐出、椽徑、殿頂、脊獸、門窗等方面。加固部分主要包括對四椽栿等大木構件、檐柱的加固。對劈裂嚴重的木構件，采用高分子化學材料加固與鐵活加固相結合的方式，首次嘗試新技術在古建筑修復工程中的運用，修舊如舊。
1970年代五臺山南禪寺大殿的修繕工程，對中國古建筑文物保護理論和實踐具有重要意義。修繕工作是在幾經勘察的基礎上，經過嚴密地測量繪圖、考古發掘、制訂方案、反復論證，并報請上級文物主管部門直至國務院批準之后才實施進行的。在恢復原狀與保存現狀的選擇中，最終確定以恢復原狀為基本原則，采取全面復原的修繕方式。這些復原部分，雖然采取了對建筑物基礎發掘，與相鄰地區、相近時期建筑形制進行比較，依據殘留榫卯接口等方法，使復原工作有了一定的實物參照和依據，修復后給人以外觀形制與內部結構在時代特征上相一致的風格，使我國現存最早的唐代木構建筑有了一個完整的面貌，但也因“沒有十分滿意的結果”，引起保護界的反思。
主持并參與了南禪寺大殿復原工作的古建筑專家祁英濤先生多次對此進行總結。如對大殿吻獸的原狀，他在1985年發表的《古建筑維修的原則程序及技術》中提到：“吻獸復原的結果只能是具有一些唐代風格，還不能說是南禪寺大殿吻獸的原狀。這部分的復原工作，雖然我們也費了許多時間，但效果是不理想的。”在1987年他的另一篇關于古建筑復原工程文章中，談到南禪寺的復原問題時，祁先生再次指出：“在唐代南禪寺大殿復原方案討論時，專家們絕大多數認為雖然原來建筑中只存有部分簡筒瓦，但沒有鴟吻，將使我國現存最早的唐代大殿大為遜色，最后決定搞一組唐代風格的瓦獸件。為此我們搜集了當時已知的一些資料設計了鴟吻脊獸的瓦件，最后總算勉強安在屋頂上，雖然沒有什么人批評，可是個人總覺得不夠理想，因為仍不能充分說明它們就是南禪寺大殿原來吻獸的式樣。”對以“恢復原狀”為最高目標而“全面復原”的南禪寺大殿保護工程，祁英濤在《當前古建筑維修中的幾個問題》一文中也作出總結：“恢復原狀，這是作為維修古建筑的最高原則而提出來的。因為只有修建時的原狀，才能完美地、正確地說明當時當地的工程技術、藝術風尚等的真正水平。但恢復原狀又是一件十分復雜的科學研究工作，要有充分的科學依據才能批準動工。我們雖然（在南禪寺修復工程上）做過一些實驗性的工作，但至今沒有十分滿意的結果。”對于南禪寺大殿的全面復原，他認為“主要是從科學研究方面考慮而動工的。”
當年全程參與了南禪寺大殿復原工程的山西省著名古建筑專家、文博大家柴澤俊先生在其《山西古建筑文化綜論》中寫到：“（像南禪寺這樣的）全面性復原工程，不應予以倡導和推廣，而應嚴格控制。”“在沒有本建筑復原依據或復原依據不充分、不確切的情況下進行復原，很容易造成仿古建筑的弊端。因此必須嚴格控制，嚴禁隨意進行古建筑全面性復原。