木塔外檐和平座采用的鬥栱形式多樣，幫助營造出和諧而又富於變化的整體形象，其藝術成就和復雜程度之高，在中國古代建築中無出其右。
第一層： 主尊釋迦牟尼佛像結跏趺坐在中央八角蓮台上，過去六佛依順時針方向圖繪在內壁，與繞行禮拜的方向一致。盡管經過後代修補和重粧，佛像造型的種種細節依然顯示出遼代佛教藝術的特征。
第二層： 主尊佛像左右是兩尊脅侍菩薩 ，文殊、普賢兩位上首菩薩在其前方分別坐於獅子和白象馱伏的蓮座上。四臂文殊和阿閦佛手印等不合常規的造型特征令這組造像的身份判定產生疑問。
第三層： 八角形木質佛壇上，四尊主佛各朝一面而坐。每尊佛都是螺發肉髻，穿通肩袈裟，決定佛像身份的，主要是手印和佛座下方鳥獸的差異。這些特征及其方位，符合密教金剛界曼荼羅布局。
第四層： 騎獅文殊、騎象普賢與毗盧遮那佛的組合，是中唐以後開始流傳的華嚴三聖形象，再輔以聲聞弟子和童男童女（已失），這組造像以簡練而準確的方式呈現了【華嚴經 】中大莊嚴重閣法會的場面。
第五層： 八尊菩薩圍繞在以密教手印示現的毗盧遮那佛周圍構成曼荼羅，雖然菩薩頭手皆為毀後重塑，但蓮座和軀幹大體完整，保留了具有典型遼代中晚期特征的服飾細節，如雲肩和明光鎧的外衣組合。
孤高而沈默佇立在大同盆地已近千年的應縣木塔，它的身世幾乎完全不為人知。但它的偉大人盡皆知——五層八角、通高65.838米、總重約7400噸的應縣木塔是國內體量最大、高度最高、年代最古的木構佛塔；世間僅存的八座遼代木構中，它是唯一的高層建築；如果以可登臨的古代木構高層建築而論，它是無可爭議的存世孤品。
在修建它的時代，乃至任何時代，如此規模與復雜程度的建築都稱得上是一項超級工程；在遼代當時，必定只有動用國家力量才堪實作，也想必帶有彪炳後世的紀念性目的。
懸掛在木塔最醒目位置的巨大牌匾是金代遺物，上面保留的維修題記是用以判定木塔建造年代的最重要史料。
從空中俯瞰，佛宮寺內除木塔以外的歷史建築全是清代重建，在比例關系上完全處於陪襯地位。梁思成推測寺院在木塔建成時的規模絕無可能如此狹隘。｜JXXNET/視覺中國
底層佛殿頂部的巨大八角形藻井由八根被稱為「陽馬」的木骨架向上交會構成覆鬥形的穹頂框架，這是木結構藻井的早期典型樣式。
利用紅外光吸收反射特性的不同，紅外線攝影可以穿透肉眼看上去不透明的材質，發現墻面和梁柱上被後世塗層覆蓋的墨書題記等歷史資訊，令我們對木塔的認知有了實質性的擴充套件。紅外線攝影揭示出六佛壁畫下方被後世白灰覆蓋的殘缺字跡。透過比對佛經，不僅使一直懸而未決的六佛具體名號和排列方位得以確認，還找到了部份題記的出處，比如位於東方的拘那含牟尼佛題記的內容，可能出自北魏時期來華的北印僧侶菩提流支所譯【佛說佛名經 】卷第七。
隱藏在山水中的「天使」： 南門入口兩側墻頂端繪制著兩幅平庸的清代山水壁畫，紅外線相機卻發現了下層暗藏的玄機：東側墻上清代叢林下浮現出一位「天使」的半邊身形，他揮動著巨大的翅膀，頭頂發髻與六佛壁畫中的飛天相同，但身上披帛隨風揚起的飄帶畫風卻與飛天明顯不同。這可能是佛經中常常出場的妙音鳥迦陵頻伽，在他身旁飄過的天蓮花畫法與義縣奉國寺大殿梁底彩繪如出一轍，而飛鳥、流雲則與遼代墓葬壁畫中所見非常相似。
木塔底層保留了豐富的壁畫遺存，從內壁的過去六佛，門額上的供養人畫像，到內槽門兩側的弟子、天王像和入口兩側的護法天神像，它們出自歷代不同工匠的手筆，技法和水準也各有參差。
六佛壁畫的衣紋繪制手法顯示出遼代特征
佛頭部兩側各有一身飛天像，姿態生動，繼承了晚唐五代以來的中文化飛天造型，其罕見的羽翼狀雙髻也見於靈丘覺山寺塔心室遼代壁畫。
內槽門額上的供養人像身份尚無定論，但童子發髻和菩薩衣裝均指向善財童子。
內槽南門天王像在冠飾甲胄等部位使用了瀝粉堆金工藝。
木塔第二到四層的內槽佛殿都沒有安設藻井，其原因尚無定論。此處，第四層佛壇上的華嚴群像在原木色鬥栱梁架籠罩之下自成一種古老莊嚴氛圍。主尊佛頂的高度與鬥栱層頂部平齊，上方可見平座層內密集架設的輔柱和斜撐，它們是木塔得以屹立近千年的關鍵因素之一。
梁思成 1933年調查時木塔第四層舊照。
對照木塔第四層現狀和梁思成 1933年調查時舊照，可見佛壇東側的變化：現存弟子像為 1970年代重塑，騎象普賢菩薩的坐騎和蓮座大體完好，菩薩為重塑，象奴現在位置原為一名足底生蓮、回首禮拜菩薩的童子，象奴除上身外均為重塑，與原狀有較大出入。
獅子座下： 第四層主尊毗盧遮那佛趺坐的八角蓮台下為獅子座，四面壺門中各有一頭伏獅。壺門大部已毀，後又重修，四頭獅子保存基本完好，造型勇猛雄健，尤以西側一獅最為生動（最上），在上世紀 60年代受到人為破壞最為嚴重的第四層，殊為難能可貴。四層主尊佛像腹中也是木塔最早發現佛舍利 的地方，後來又陸續發現遼代刻本【大藏經】和佛教版畫等珍貴文物。
1962年對照木塔二層舊照 | 陳明達【應縣木塔】
對照木塔二層現狀和1962年舊照可見1970年代維修後的些許變化：左下角文殊菩薩的頭頂原本依稀可見球形發髻，現改作統一制式的高髻和卷草紋寶冠。佛壇西側安裝了木制三角斜撐，以期延緩木塔的變形傾斜趨勢。
手印與鳥獸座： 三層佛壇上的佛像有比較清楚的可辨識特征，比如位於南方的這尊，特征手印是右手與願印（手掌下垂，掌心向外），佛座由五匹馬馱伏，符合金剛界五佛中南方寶生佛的特征。佛像整體保存完整，頭、手和佛座破損後有修補。座下的八角形佛壇是難得的遼代原物，設計不俗，為遼代小木作精品（右）。透過東面的格扇門可以看到不遠處的凈土寺大殿，是金代中期建造的。
木塔第五層的層高為諸層中最矮，佛壇卻最高，加上佛壇上密集的造像排列和頂部安設的藻井，在內槽形成極為緊致的空間效果。
辨認文殊菩薩木塔頂層的八尊菩薩塑像在1970年代重修前頭和手已經全部毀壞，只有佛壇東南角這尊在 1962年的舊照中能依稀看到頭頂標誌性的球形發髻，因而判定為文殊菩薩。根據舊貌恢復的塑像，依舊塑成五髻文殊的童子形象，而塑像的身軀與佛座大體還是原作：上身自內至外穿著窄袖短襦、半袖羯磨衣、明光鎧和雲肩 ，胸前戴瓔珞，下身長裙外覆短裙，長巾束腰，這種服飾組合是遼代菩薩像的特有裝束，通常還與遼式筒形冠、五佛冠或卷草紋寶冠相結合，這樣繁縟的服飾與曾經盛行於唐代的袒露胸腹、斜披絡腋式菩薩裝形成鮮明對照（頂層八大菩薩中唯有北面的一尊采用這種裝束）。
深入平座層： 平座層是唐至遼宋時期樓閣建築的結構層，起到保持柱網穩定、增加結構整體強度的作用。應縣木塔的四個平座層中，增設了密集的輔柱和斜撐，顯著提高了結構層的穩定性和木塔整體的結構強度，同時因集中布置在外槽，大部份隱藏在視線之外，內槽則在三層以上完全挑空，所以並不影響木塔各層佛殿的陳設效果。
二層的平座層與別不同，中央可以看到第一層鬥八藻井的頂部背面。
第五層內槽也裝設了鬥八藻井，規模比一層小得多。
通高接近66米的應縣木塔在平曠的大同盆地中央曾經是孤高的存在。金末元初詩人元好問曾經在1244年遊訪渾源南山玉泉寺，行至山腰涼亭時就能遠眺西南方向百裏之外的應縣木塔，他在那次的記遊詩中寫下了「金城百裏才一俯，半尖浮圖插蒼煙」的詩句。
