因殿内供置众多佛像得名。此殿始建于唐贞观年间，(627一649年)，宋嘉祐和明嘉靖、万历年间重修，现存木结构为明代建筑。

    千佛殿依山建于高大的台基之上，其面阔七间，进深四间，单檐庑殿顶，举折平缓，出檐深远。檐下置疏朗宏大的斗拱，木棱彩绘华丽，檐角长伸高耸，有展翅欲飞之势。前檐下立有八根石柱，柱础皆雕刻有龙、凤、花、叶、水波及莲瓣、宝装荷花等纹样，雕工精美，凸显唐宋之风。

    殿内正中塑有通体贴金的“三身佛”。中为“法身”，指佛先天具有的佛法体现于自身，名为毗卢遮那佛，由藤胎髹漆塑造，宋治平二年(1065年)从钱塘运至灵岩。东侧为“报身”，名卢舍那佛，为明成化十三年(1477年)用2500公斤铜铸成。西为“应身”，名释迦牟尼佛，也为铜质，明嘉靖二十三年(1544年)铸造。佛像头顶有螺形肉髻，体态雍容，眉骨高凸，目光凝重。三尊佛像皆结跏跌坐，仪容端庄，衣纹流畅，服饰简洁，极具艺术感染力。

    千佛殿最受广大游客和专家们称道的是四十尊彩色泥塑罗汉像，其中有三十二尊塑于宋治平三年(1066年)，八尊补塑于明万历年间(1573一1620年)。这些塑像皆坐于80公分高的砖砌束腰座上，罗汉像顶距座面高度在105至110公分之间。古代艺术家们在塑造这些罗汉像时，打破传统的佛教造像模式，侧重于写实，具有浓郁的世俗气息和现实生活情趣，以形写神，以神表情，以情现心，重在体现每尊罗汉的个性与特点，重在刻画出罗汉的内心世界，使之真实、生动，更接近于生活。观其形态，或端恭、或柱杖、或合掌、或趺坐，或口讲手指、或侧耳细听，无不准确生动。察其神情，有的勇猛、愠怒，有的和善、老成，有的据理力争，有的闭眸沉思，有的笑容可掬，有的俯首低吟，有的纵目远眺，无不细致入微。看其气质，有的清姿秀骨，有的寒伧潦倒，有的雍容华贵，无不形象传神，可谓是栩栩如生，呼之欲动。此外，人体与衣饰的关系处理也非常得当，线条的曲直、虚实与起伏，动作瞬间的衣褶变化，织物的质感，都表现的准确而生动，节奏感极强。一位医学界人士说，透过罗汉的袈裟，能看出古人对人体解剖学的准确把握。另外，1982年维修时还发现，这些彩塑罗汉还像人体一样有腹腔，腹腔内有用丝绸做的五脏六腑，此外还有五铢钱、开元通宝和宋代前三朝的铜币及宋代铜镜、墨书题记等文物。

    1912年，清末学者梁启超来此游览，赞誉千佛殿泥塑罗汉像为“海内第一名塑”，并亲笔写下了碑碣。1987年，贺敬之来灵岩参观千佛殿后写下了“传神何妨真画神，神来之笔为写人。灵岩四十罗汉像，个个唤起可谈心”的诗句。艺术大师刘海粟来灵岩观后，挥笔写下“灵岩泥塑，天下第一，有血有肉，活灵活现”的赞语。

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