历史故事相传悬空寺从前跟所有寺庙一样，建在平地上。寺庙里有老少两个和尚，老和尚整日修禅，小和尚负责做饭、打扫卫生。突然有一段时间，小和尚早上出去打水，夜幕降临才回来。老和尚便问小和尚为何在外逗留，小和尚告诉师父自己因为跟一个白胖小男孩玩耍，忘了时辰。
老和尚心生疑窦，这荒山野岭之间除了这间寺庙就没有别的建筑，更别说民居了。既然无人居住，又何来的小男孩。后来老和尚猛然想到，传说千年人参精就是白白胖胖的小男孩，而且很喜欢跟人玩耍。更重要的是，只要吃了千年人参，就可以成仙。老和尚成仙心切，便哄骗小和尚拿一根银针和一团红线，趁胖小子不注意的时候将银针别在他的衣服上。小和尚照做了，老和尚根据红线的方向果真找到了一只有了人形的千年人参。
老和尚拔出人参回到寺院，点火开始蒸，他担心小和尚知道便再三叮嘱，不要掀开火上的蒸笼。老和尚越是强调，小和尚就越是好奇。终于，小和尚还是忍不住掀开了蒸笼，发现白天跟自己玩耍的胖小子躺在里边，他这才意识到自己受骗了。小和尚拿起筷子想把胖小子夹出来，可没想到一夹便断了。他这才看到，胖小子身上不是肉，而是参。小和尚经不住诱惑，便尝了一块，没想到味道鲜美、香味独特，便不知不觉吃光了整个人参待到老和尚到厨房，发现人参已经没有了，他怒不可遏，小和尚见状十分害怕，搬开腿就跑。突然，他觉得自己身轻如燕，再一看，自己竟然飞了起来。不仅如此，整个宙都随之悬空飞舞。寺庙悬空之后，之前的地基瞬间变为万丈深渊，而老和尚就跌落在深渊中。悬空寺就这样产生了。
恒山地区流传着这样的民谣：悬空寺，半天高，三根马尾空中吊。“马尾”是，接阁楼栈道和岩石的三组红木，每组10根，一共30根，每根长约十几米。悬空寺似乎就是靠这些立木支撑在悬崖上。但事实上，这些立木中的大多数都可以关动，而且每根立木都十分纤细，根本不足以支撑一个重达几十吨的楼宇。如此看来，支撑悬空寺的不是立木，而是别的东西。这些东西是什么，科学家们有不同的解释。
有考古学家发现，在悬空寺的所有楼阁和栈道下都埋有直径50厘米左右的横梁，共有27根，有1米左右裸露在外，有2米左右伸到了岩石之中。专家认为这些横梁就是整个悬空寺的支柱，古代工匠用一种叫做“签”的铁质工具在岩石上穿孔，然后将横梁穿入岩石，起到了很好的承重作用。但有人质疑说，单凭这27根横梁，即使能承受悬空寺可怎么能承受每天数以万计到悬空寺参观的人。考古学家解释，其实在悬空寺楼阁下面的立木是不可晃动的，它们是横梁的支柱。在整个悬空寺的下面，这样不可晃动的支柱型立木共有22根，完全可以确保人们在其中来来往往而不垮塌如果考古学家的说法是科学的，那么新的问题又出现了。支撑悬空寺的那些横梁、立木已经工作了1500多年，它们怎么会不被虫蛙风蚀依旧坚固。专家们认为，这些木头都是当地盛产的铁杉木，这种木料常用于建筑、造船，而且它们曾经被桐油泡过。众所周知，相油是很好的防腐材料。
