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公元657年（唐显庆二年）， [[ 唐高宗 ]] 李治巡幸并州，与皇后武则天同游童子寺、开化寺，童子寺佛像高一百七十多尺，开化寺大佛高二百尺，李治与皇后、妃嫔、宫人施舍了很多珠宝、财物、衣服。

[[会昌 (唐朝)|会昌]]四年（公元844年），开化寺佛阁在[[武宗灭佛]]中废毁，蒙山大佛遂暴露在风雨中。唐[[乾 干 宁]] 二年（公元895年），盘踞并州的[[河 東節 东节 度使]]、后来追封[[后唐]]武皇帝的[[李克用|晋王]][[李克用]]参拜蒙山大佛后，命人重建开化寺佛阁。历经五年，佛阁终于建成。[[后晋]][[开运 (石重贵)|开运]]二年（公元945年），镇守太原的北平王、后来的[[后汉高祖]][[ 劉 刘 知 遠远]]到开化寺焚香礼佛后，出资重修佛像和佛阁，留有苏禹珪所撰《重修蒙山开化寺庄严阁记》。[[北宋]][[淳化 (北宋)|淳化]]元年（公元990年），开化寺中新修二座高二丈[[释迦]][[如来]][[舍利]]塔（即今[[开化寺旧址及连理塔|开化寺连理塔]]）。[[元朝]]末年，开化寺毁废，只有僧房舍利塔尚在。通常认为，蒙山大佛在这时一齐被毁。[[ 明]][[洪武]]十八年（公元1385年）[[晋恭王]][[朱棡]]重建开化寺，开化寺改名为法华寺。

1980年至1983年间，参加地名普查的市政工作人员王剑霓重新发现了蒙山大佛。王剑霓1980年10月被抽调参加地名普查，其祖父[[王建屏]]是[[ 山西佛协会]] 创始人，在[[抗日战争]]时期曾担任[[ 山西佛教会]] 会长。王剑霓幼时曾听祖父讲过太原西山大佛的故事。调查地名时，王剑霓发现太原蒙山一带有很多带“寺”字的地名，还有一处地名叫做“大肚崖”，觉得非常奇怪。实地调查时，他发现“大肚崖”其实是蒙山大佛的胸部，大佛的头部已经遗失，露出的胸部高度为15.75米，胸部以下埋在土石之中，土石厚达数十米。佛像背后的山崖顶上的平地还有绵延大约五百米的古建筑遗迹。1983年12月11日，《[[人民日报]]》的“简讯”中报道了这一消息。2000年9月21日，蒙山大佛被列入第二批[[太原市文物保护单位]]。

蒙山大佛为利用陡直崖壁开凿而成，位于蒙山近山顶处。佛龛为[[ 摩崖]] 敞口式，宽29.60米，进深17米，平面大约为半椭圆形。佛像头部已经遗失，山与颈部平齐，研究者推测当时此处很可能有自然突起的岩石，开凿时将它刻成佛头。佛像背后的山崖有大片平地，上有寺院遗址，散落有残碎砖瓦，还有刻着“[[杭州]][[天目山 (浙江)|天目山]]峰彻禅师”的断碣

蒙山大佛自双腿下部至颈高约30米。研究者按照双肩宽度18米估计佛像头部高度大约十米左右，即蒙山大佛通高为40米，加上后世重修时增砌的6米高的基座，总高度大约46米。这与史籍的记载有所不同。唐代的《[[冥 報記輯書报记辑书]]》记载蒙山开化寺大佛高二百尺；还有媒体称蒙山大佛“通高（大佛站立高度）66米”。这些媒体由此认定，蒙山大佛比55米高的[[阿富汗]][[巴米 揚 扬 大佛]]还要高。甚至有媒体声称，蒙山大佛与[[乐山大佛]]、巴米扬大佛齐名，并根据三者的高度关系（认为蒙山大佛高66米）将蒙山大佛称为“世界第二大石佛”。

大佛前的平台上存有面阔三间（约15米）的建筑遗迹，[[门墩石]]和[[地栿]]尚在，研究者判断建筑年代可能晚于五代。建筑遗迹北面存有一[[龟趺]]，碑已失。佛龛西侧壁上存有若干小石洞，是修建佛阁时嵌入 樑 梁 檩所用。大佛龛外东侧，崖面上还有一块摩崖碑刻和二个洞窟的遗存。摩崖碑刻大约处在大佛胸部的高度上，为长方形，高2.50米，宽1.85米，是预先雕刻成之后嵌在山崖上的，文字已漫漶不清，只能判断出刻的是[[佛经]]，无法确知是哪一部经。摩崖碑刻东侧的小窟高、宽都在1米左右，因岩石崩塌，此窟已被破坏。小窟的东边是一平面为方形的大窟，面阔2.97米，进深2.99米，高2.94米，四角[[攒尖顶]]。长方形的窟门高1.74米、宽0.97米、深0.52米，门两侧雕有石柱，石柱上雕出[[ 栌斗]] ，栌斗之上是雕刻的[[阑额]]，阑额的[[斗栱]]为一斗三升式，柱间斗栱为人字形叉手。叉手为弧形，向外撇出，尾端微微上翘。结合四角攒尖顶、人字形叉手尾端上翘两个特征，研究者认为此窟可能开凿于北齐。窟内为素壁，并无龛像，属于[[禅窟]]，窟内残存有[[ 清]][[康熙]]四十六年的题记。。2003年至2004年，太原市政府也曾有意开发蒙山大佛。2005年，寺底村的村办煤矿被关停，寺底村再次计划开发蒙山大佛旅游，先清理了覆盖佛身的土石。随后，寺底村筹集资金，打算为蒙山大佛补上一颗佛头。2006年9月，新修佛头的工程开工了。按照寺底村的计划，先要在大佛佛头的位置挖一个坑，打上[[ 混凝土]] 基础，再在其上新建钢筋混凝土材质的佛头，工程预计在2007年5月完工。2007年1月，寺底村的重修过程被紧急叫停，原因是政府认定用水泥修复佛像不符合文物保护的原则。太原市晋源区政府请来了[[中国地质大学]]的专家勘测蒙山大佛所在的山体，并重新制订了大佛的保护、重修计划。重新制订的方案是：在佛身上选几个点，将拧起来的几根钢筋打入，灌入水泥，以固定岩体，防止塌落；新修佛头选用新型材料，看起来像岩石，但远比岩石轻。新修的佛头高12米，直径8米，重140吨左右，风格参考了当地出土的北齐佛像。加固佛身时共计灌浆450吨以上。2008年1月，佛头安放完毕。2008年10月7日，完成修复的蒙山大佛景区向公众开放。同年11月，太原市物价局召开会议，讨论蒙山大佛景区的定价问题，初步的方案是门票90元人民币。不过，最终蒙山大佛还是维持免费开放。蒙山大佛附近有[[煤炭]]、[[石灰石]]等矿藏，多年的开采导致蒙山大佛附近出现采空区，威胁着蒙山大佛的安全。2008年至2011年，太原市先后共申请到2.11亿元人民币用于蒙山地质治理。治理恢复了荒山、荒坡的植被，也基本消除了地质灾害隐患。

2011年2月，太原市的39名[[政协委员]]同1名[[全国人大代表]]联名提议，建议政府及早着手修复蒙山另外八尊大佛。他们认为，蒙山大佛两侧的山体上各有四尊未修复的佛身，连同已经重修的蒙山大佛，共是九尊大佛。提案中列举了六条理由，例如可以“吸引全世界的佛教徒来太原朝拜”、修复九尊佛后蒙山“将超过[[ 美国总统山]] 的规模”、经专家研究考察“蒙山大佛的保护开发利国利民利世界”等。