終於在1937年6月26日，大佛光寺向梁思成展示了它輝煌壯美的身姿。
它是一座雄偉的建築，它有巨大、堅固和簡潔的鬥拱，超長的屋簷，一眼就能看出其年代已久遠。但它能比我們以前發現的木建築更古老嗎？難道它就是敦煌石窟壁畫中所展示的佛光寺嗎？難道它就是我們夢寐以求的一座唐代木結構建築嗎？高大的門登時就被我們打開了，裏麵寬有七跨，在昏暗中顯得更加輝煌無比。
然而真正的調查和判斷是困難的，它究竟是不是唐代木構建築，究竟建造於何年，千年的滄桑變遷中，它是否被後世徹底改建過。
6月27日，艱難的考證工作開始了。
佛光寺正殿居於十多米的高台之上，正殿橫長三十四米，內殿縱深二十米，殿中有一座巨大的佛壇，赫然聳立佛像三十餘尊，周邊是一圈五百羅漢的塑像，整座殿宇淨高近九米。
塑像、鬥拱、梁架、藻井以及雕花的柱礎都看過了，無論是單個還是總體，它們都明白無誤地顯示了晚唐時期的特點。
這時候，梁思成他們焦灼地想知道它的確切建造年代。
當梁思成踏進屋簷下的空隙時，他忽然看見梁架上，有古法“叉手”的做法是國內木構中的孤例，這種做法隻有在唐代繪畫中才有。這樣的意外，使他們如獲至寶。當他們終於從屋簷下，鑽出來呼吸新鮮空氣的時候，發現在背包裏爬滿了千百隻臭蟲。可是發現的重要性和意外收獲，使得這些日子成為他多年來尋找古建築中最快樂的時光。
6月28日，也就是梁思成在佛光寺的第三天，他們終於有了最重大的發現，林徽因注意到在一根大殿梁的根部有很淡的墨跡。這個發現對他們有如電擊一般，沒有比寫在梁柱上或刻在石頭上的日期更讓人喜歡的東西了！那富麗堂皇的建築已在麵前，但怎樣確認它的建造日期呢？唐朝從公元618年一直延續到公元906年，現在這帶有淡淡字跡的木頭即將提供盼望已久的答案。林徽因從下麵各個角度辨認，離地兩丈有餘的橫梁上的字跡，她依稀地看到“佛殿主女弟子寧公遇”，原來出資建造這座廟宇的是一位女施主。同樣身為女性的林徽因激動擔心，是否是自己的想象產生了幻覺？她快步跑出大廳，在她記憶中，外麵台階前麵的金樁上似乎有同樣的字跡，這絕不是一個偶然的巧合，在那座現在完全保護的頂樁上，赫然寫著同樣的句子：“佛殿主女弟子寧公遇”，金樁上刻著的年代是唐大中十一年，相當於公元857年，橫梁和金樁上的字跡吻合在了一起。
那個身著便裝，坐在平台一端，被巨大天王像擋住的女人，並不是僧人說的武則天，而正是出資建殿的施主——寧公遇本人。
佛光寺，一座建造在唐代857年的木結構建築。那天夕陽西下，映得佛光寺一片紅光，這是梁思成開始野外調查以來最高興的一刻。他們將帶去的全部的應急食品，沙丁魚、餅幹、牛奶、罐頭統統打開，慶祝當時這一偉大發現。
這是他們這些年的搜尋中所遇到的惟一唐代木構建築。不僅如此，在這同一座大殿裏，他們找到了唐朝的繪畫、唐朝的書法、唐朝的雕塑和唐朝的建築。個別地說，它們是稀世之珍，但加在一起，它們就是獨一無二的。
年僅36歲的梁思成，站在這座輝煌的古廟前激動不已，而戰爭來了，這一中國建築史上最偉大的發現，頓時顯得無足輕重，整個民族在為生存而流血，作為一個建築學者的梁思成，隻能以執著而漠然的方式，完成他那一代人應該完成的發現。
1937年7月9日，北平晨報上登出一則消息，說是梁思成從五台佛光寺打電報回北京，報告發現了唐代建築寺院，而就在這張報紙的第三版上，還報道了七七事變的消息。