佛光寺東大殿發現之前，日本乃至國際學界“中國境內沒有唐代木結構建築，要看唐代木結構建築必須到日本奈良市”的說法甚囂塵上。懷揣一腔激憤、懷抱一腔愛國激情，年輕的樑思成、林徽因夫婦決心要在中國的大地上尋覓到唐代乃至以前的木結構建築，再建中華民族的文化自信、再建中國文化的神聖自尊。
1937年6月，“七七事變”前夕，山西五臺縣，縣城到豆村的山間小路上，有四個外鄉人坐著騾車逶迤而行。四個人三男一女，男的是梁啟超的兒子樑思成和他的兩個助手，女的是樑思成的妻子林徽因。原來他們一行四人風塵僕僕來到五臺山，是來尋找佛光寺的。
此前，樑思成看到過一張圖片，是法國漢學家伯希和拍攝的敦煌莫高窟第61窟壁畫。壁畫畫的是一幅著名寺院分佈圖，其中位於五臺山的“大佛光之寺”引起了樑思成的關注。這幅壁畫是晚唐到五代時期的作品，如果佛光寺還存在，就很可能推翻中國已經沒有唐代木結構建築的斷言。
他們輾轉訪問一些寺廟後，終於找到了佛光寺。在這裡，他們驚喜地發現，佛光寺東大殿具有典型的唐代建築風格。
樑思成發表在英文版《亞洲雜誌》1941年7月號上的《中國最古老的木構建築》一文中這樣寫道：
“這座廟宇是建在山坡一處很高的臺地上，面對著一座大院，周圍有二三十棵古鬆環繞。它是一座很雄偉的建築物，僅有一層高的大殿，有著巨大、堅固和簡潔的斗拱和深遠的出簷，一眼就能看出其年代的久遠。但它能比我們此前發現的最老的木建築還要老嗎？”
“巨大的殿門立即被我們用力地推開了。面寬七開間的室內，在昏暗中非常動人。在一個很大的平臺上，有一尊佛的坐像，兩邊是普賢和文殊以及眾多隨侍的羅漢、脅侍菩薩，有如一座仙林。在平臺左端，坐著一個真人大小的著便裝的女人，在諸神之中顯得非常渺小和謙恭。和尚告訴我們，她就是篡位的武后。整個塑像群儘管由於最近的裝修而顯得色彩鮮豔，無疑是晚唐時期的作品。但如果泥塑像是未經毀壞的唐代原物，那麼庇廕它的建築必定也是原來的唐構。顯而易見，因為任何房屋重建必定會損壞裡面的一切。”
“第二天開始了仔細的調查。斗拱、樑枋、棋盤式的天花以及雕花的柱礎都細看過了。無論是細部或者整體，它們都明白無誤地顯示了晚唐時期的特徵。當我們爬進天花板上面的黑暗空間時，令我們大感驚奇。我在那裡看到的屋頂架構，以前只是在唐代繪畫中見過。它使用兩根‘主椽’（借用現代桁架的術語），而不用‘中腹杆’，這和中國較後的結構正好相反，大大出乎我們的意料。”
“這個‘閣樓’裡住著成千上萬只蝙蝠，它們聚集在脊檁上邊，就像塗了厚厚的一層魚子醬一樣，這就使我無法找到可能寫在樑上的年代。另外，又有千千萬萬吃蝙蝠血的臭蟲。我們所站的天花板上面覆蓋著厚厚的一層塵土，可能是幾百年來積存的，到處散佈著蝙蝠的屍體。我們戴著厚厚的口罩，在黑暗和惡臭中一連測量、繪圖和用閃光燈拍照幾個小時。當我們終於從屋簷下鑽出來呼吸新鮮空氣的時候，發現揹包裡爬滿了臭蟲我們自己也被咬得傷痕累累。可是我們的發現的重要性和意外收穫，使得這些日子成為我多年來尋找古建築中最快樂的時光。”
“原先大殿的牆壁一定都飾有壁畫。但是唯一保存下來的壁畫部分只有‘簷壁’，即樑上面和斗拱之間的抹泥部分。各部分的簷壁繪畫水平各異，而且顯然是不同時期的作品。有一處繪在團花中的佛像，註明的日期相當於公元1122年。旁邊還有一處畫有佛和立著的菩薩，在日期上肯定更古老，藝術價值也更高。這部分壁畫和敦煌石窟壁畫的相似性是最驚人的，它除了唐朝之外不可能是其它時期的作品。儘管只是牆上一條，又在一個不顯眼的地方，但這是我所知道的在敦煌石窟以外的中國本土唯一現存的唐代壁畫。”