天龙山石窟，位于山西太原西侧的天龙山山麓，石窟始凿于北魏末至东魏，为北齐佛教文化的代表，有北齐、隋、唐的佛教建筑风格，反映了佛教艺术在以上朝代更替中的变化。
天龙山其实原名方山，根据文献及文物考证，其得名“天龙”有多种不同的说法。
根据五代十国时期的北汉尚书左仆射兼中书侍郎平章事上柱国李恽所撰《天龙山千佛楼碑》记载，“天龙”之名源于《易经·乾卦》，即“天龙者潜即勿用，飞即在天”。
而据明嘉靖二十五年《重修天龙寺圣寿碑记》记载，“天龙”之名可能取自佛教术语“天龙八部”的“天龙”之意。
同样也是在明代，万历年间的靖安王胤龙在《重修天龙寿圣寺殿阁记》中称，“天龙”之名源于山之气势。
东魏时期（公元534—550年），大丞相高欢进据晋阳期间，在天龙山地区修筑避暑行宫，并开凿石窟，这就是天龙山石窟的雏形。
高欢之子高洋建立北齐的晋阳为别都，继续在天龙山开凿石窟。到了公元560年，北齐孝昭帝高演在这里修建天龙寺（北宋改名为圣寿寺）。
直到北齐亡于北周之时，天龙山石窟的修建已经小有规模。
隋代杨广为晋王，继续开凿石窟，唐代李渊父子起家于晋阳，建造石窟达到高峰。
直到宋金元时期，逐渐衰落下来，到了明朝，又有小规模开凿，此后沦为沉寂。
天龙山石窟分布在天龙山东西两峰的悬崖腰部，前后历经约1000年建设，山体属灰白色砂质岩，易雕凿，也易风化。洞窟沿崖面自东而西排列，有东魏，北齐、隋、唐开凿的24个洞窟，东峰8窟，西峰13窟，山北3窟。共存石窟造像1500余尊，浮雕、藻井、画像1144幅。各窟的开凿年代不一，以唐代最多，达15窟；东魏石雕比例适度，形象写实、逼真，生活气息浓郁；唐代雕像则愈见严谨、洗炼、精湛，石雕体态生动，姿势优美，刀法洗炼，衣纹流畅，具有丰富的质感。
第9窟“漫山阁”（上世纪80年代中期，国家花巨资在明代原有基础上重建）中的弥勒大佛坐像高约8米，比例和谐，容貌端庄凝重；下层十一面观音立像，高约11米，形体丰满，璎珞富丽，纱罗透体，而普贤雕像，面带微笑，治然自得，是石雕中的精品。
1908年，德国建筑学家E.博尔斯曼首先调查了天龙山石窟。一战结束前后，作为日本东京帝国大学东洋建筑史与考古学研究权威的关野贞带队远赴华北勘察，在查阅了中国地方志有关天龙山石窟的记载后，确定了石窟的具体位置，对天龙山石窟开展实地探查。之后，日本古董商山中定次郎买通圣寿寺住持净亮和尚，在天龙山石窟进行大规模盗凿，造成石窟中大部分的佛首被盗运境外，破坏程度在中国石窟寺中最为惨烈，遗迹被严重损毁，大量造像被盗，流失海外，藏于各大博物馆。
冯玉祥面对天龙山石窟的破败毁损，一方面出资修建了晋祠通往天龙山的公路（天龙山旅游公路的前身），另一方面建议地方政府保护文物，将净亮判处死刑。
2020年，日本一家拍卖行拟拍卖一尊“唐-天龙山石雕佛头”，经鉴定为第8窟北壁佛龛主尊佛像的被盗佛首。中国国家文物局启动追索机制，经多方协调，成功将该佛首索回，成为近百年来第一件从日本回到中国的天龙山石窟流失佛雕，也是2020年回归中国的第100件流失文物。该佛首曾在2021年央视春晚中亮相。
天龙寺山门两侧有两尊唐代残损的力士造像，虽然彩绘已剥落，头部也已被毁，但是形体上粗犷有力的骨骼、强健的肌肉和沉稳的坐姿仍给人以极度强烈的震撼。著名雕塑家钱绍武先生评价其为“中国第一力士”。
山门后两侧是佛教中的四大天王，他们分别是东方持国天王，手持琵琶，护持佛法；南方增长天王，手持利剑，增长善根；西方广目天王，臂缠灵蛇，遍查寰宇；北方多闻天王，手持华盖，威名远播。民间百姓根据他们手中所持法器，也称其为风、调、雨、顺。
大雄宝殿是1984年从晋祠北大寺村迁移来的明初重建的北齐崇福寺大殿。殿内供奉释迦牟尼的三身，中为法身佛毗卢遮那佛，左为报身佛卢舍那佛，右为应身怫释迦牟尼佛。殿内两侧，塑有十八罗汉。殿内三壁绘“佛本行故事”。
药师殿是天龙寺内的第二重殿堂，殿中供奉“药师三尊”，也称“东方三圣”。中央为药师佛，结跏趺坐于须弥座上，两侧是日光菩萨和月光菩萨。日光喻智慧光，温暖光耀，普照万物而使之显露能见；月光喻慈悲光，清凉而宁静，于黑暗中发出皎洁光芒，导邪入正。殿两边塑十二药叉，墙壁壁画绘有“药师十二大愿”，寓意满足众生一切愿望，拔除众生一切苦厄。在药师佛塑像的背后塑有南海观音，因其倒座也被称为倒座观音，在观音的两侧塑有善财童子和龙女。
