悬空寺将一般寺庙平面建筑的规划、形造等建造在立体的空间中，总体 建造规划既差别于平川寺院的平衡规划，又有异于山地寺院的依山就势，而 是巧借力学原理附崖而建。整个寺院背西面东，上载危崖，下临幽谷，背岩 依龛，庙门、钟鼓楼、大殿、配殿等都有，设想精致，能够说是“麻雀虽小， 五脏倶全”，寺内现存建筑次要是明、清两代修建后的遗物。
整个寺庙规划紧 凑，错落相依，仅152。 5平米的面积，有楼阁殿宇40间，紧贴岩壁一字排开，殿楼的散布对称中有改变，分离中有联络，盘曲回环，条理多变。寺院长不及10米，宽不敷3米，为一条狭长院落，以西为正，寺门向南而开，南北各有一座三层三檐的楼阁，相持而立，既是钟鼓楼，又是门楼。
院西依崖建造双檐平顶楼阁佛堂一座，穿过院落向北，自钟楼内可攀梯而上，佛堂内有三佛龛、太乙龛和关帝龛，佛殿的顶部门别建迦兰、送子看音、地躲殿。从寺院出来，沿着曲廊和栈道可达南北二楼。南楼三层别离有纯阳宫、三宫殿和雷音殿。纯阳宫又称吕祖庙，次要供奉着道教八仙之一的吕洞宾。
悬空寺中面积更大的殿为三官殿，三官指赐福于人的天官，免罪于人的地官，为民解厄的水宫。三宫殿内的塑像均为明代的泥塑珍品，都是乌眉黑须，衣袖带风，有一种飘尘出生避世的无为之感，更高的塑像约2米，是悬空寺更大的塑像。雷音殿位于南楼更高处，是释教殿堂。释教认为佛祖释迦牟尼弘扬佛法时，声音如雷喊般清脆，所以称雷音殿。
通过空中栈道，能够从南楼抵达北楼。沿途有神龛、小殿，里面有阿难、护法、韦驮、关公、四大天王等人物雕塑。在栈道的石壁上，刻有“公输天巧”四个大字，赞扬悬空寺的建造身手鬼斧神工。北褛别离为五佛殿、看音殿、三教殿。五佛殿位于更低层，五佛亦称五方佛。
以大日如来最凸起，为释教中的密教。看音殿在中层，供奉着看世音菩萨。三教殿地处更高层，巧妙地把三教合流的思惟表现在一个大殿之中。殿内正中危坐佛祖释迦牟尼，右边是儒家鼻祖孔子，右边是道教鼻祖老子，神志各别。释教、道教、儒教鼻祖共居一室，耐人觅味。
释教、道教、儒教鼻祖同居一室，确不多见。站在北楼更高处，凭栏远眺。对面的恒山主峰，挺拔进云，巍峨笔直。南面百米之外是恒山川库，风光明丽。更别致的是寺院依山砌屋，没有后墙，塑像与山石天衣无缝；三教殿的后面还挖了良多石窟，为一半房子一半洞的特有建筑形式。
寺内塑像颇多，有各类铜铸、铁铸、泥塑、石雕像80尊。此中泥塑是用特选的土壤、细沙，再加上好的棉花、麻纸，按必然配方调造而成。站在远处看悬空寺，就像一幅镶嵌在万仞峭壁间的浮雕；近间隔看看悬空寺，大有凌空欲飞之势。唐开元二十三年（735)，李白游览太原后，曾到 雁门一带攀登恒山，当进进金龙峡后。
被悬空寺奇险的建筑深深地吸引，在 石崖上疏写了 “壮看”二字。明代大游览家徐霞客在他的游记中将悬空寺称 为“全国巨看”，并对整个寺庙建筑、摆设做了极高的评判。明代文人郑洛有诗云：“石壁何年结梵宫，悬崖细路小溪通。山水缭绕仓 冥外，殿宇参差碧落中。
”生动地描绘了悬空寺的险峻之美。悬空寺以“险、 巧、奇”奠基其在我国浩瀚寺庙中的特殊地位，引得古今中外游人竞相前去。