途中種種，諸多磨難無須細表，他們在一篇調查日記裏寫道：“行三公裏雨驟至，避山旁小廟中。六時雨止，溝道中洪流澎湃，不克前進，乃下山宿大社村周氏宗祠內。終日奔波，僅得饅頭三枚，晚間又為臭蟲蚊蟲所攻，不能安枕尤為痛苦。”但不管怎樣，他們一行人終於在五台山腳下的豆村背麵山坡上找到了這個寺廟——佛光寺。
梁思成發表在英文版《亞洲雜誌》1941年7月號上的《中國最古老的木構建築》一文中這樣寫道：
這座廟宇是建在山坡一處很高的台地上，麵對著一座大院，周圍有二三十棵古鬆環繞。它是一座很雄偉的建築物，僅有一層高的大殿，有著巨大、堅固和簡潔的鬥拱和深遠的出簷，一眼就能看出其年代的久遠。但它能比我們此前發現的最老的木建築還要老嗎？
思成和助手在對東大殿正麵的大門作了仔細研究後認為，“其造門之製，是現存實例中所未見的”，而在屋頂又如獲至寶地發現了過去隻在唐代繪畫中見過的雙主椽結構，看到了隻從《營造法式》上讀到過的古老人字形“叉手”承脊棟，整個寺廟的壁畫和建築都指向了一點——這是一個唐代的建築。可是科學需要更精確的證據。為了確定這座深山古刹的建築年代，他們對古寺進行了徹底的測量和勘察，寺因勢建造，坐東向西，三麵環山，東大殿寬敞的佛龕上，共有３５尊塑像，在佛龕左邊，有一尊真人大小、身著便裝的女人坐像。麵容恬靜溫柔，低眉順目。廟裏的僧人告訴他們，這是武則天的塑像。
寺廟的大殿脊檁上，往往寫有文字，而那些文字很有可能透露出佛光寺的建造時間，為此，他們爬上了大殿的屋頂藻井。伸手不見五指的黑暗中，手電的一線微光是唯一的光源。電筒光線所及，倒掛著密密麻麻的蝙蝠，活著的蝙蝠驅之不散，而數不清的蝙蝠屍體竟然鋪滿了整個檁條。照相機的鎂光燈閃亮，驚飛了的蝙蝠帶起了千年塵埃和穢氣，而塵埃散去後，展現在他們麵前的是吃蝙蝠血為生的數以萬計的臭蟲。
那些質疑徽因的人恐怕很難想象，那樣一個人兒，那樣一朵出淤泥而不染的白蓮，竟會在這樣艱苦的環境下與蝙蝠和臭蟲作鬥爭。
他們費去兩天搭了個支架，又在大梁上奮戰了幾天，洗去了厚厚的塵土，終於在兩丈高的大梁底麵發現了墨跡，徽因憑著她的遠視眼，認出了“佛殿主上都送供女弟子寧公遇”幾個字。就是說，大殿是由一個叫寧公遇的信女出資建造的。而大殿前的石經幢上恰好也有相同的名字，這不是偶然的巧合，這說明殿內的女子塑像不是武則天，而是這個叫寧公遇的女子。徽因的兒子後來回憶道：“對謙遜地隱在大殿角落中本廟施主‘女弟子寧公遇’端莊美麗的塑像，母親更懷有一種近乎崇敬的感情。她曾說，當時恨不能也為自己塑一尊像，讓‘女弟子林徽因’，永遠陪伴這位虔誠的唐朝婦女，在肅穆中再盤腿坐上他一千年！”
殿內的文字顯示出，大殿建於唐朝大中十一年，即公元857年。這不僅是最早木結構建築，也說明中國境內尚存唐代木結構建築！從此，我們不必再遠去日本看別人的東西了。梁思成的喜悅溢於言表:“這是我們這些年的搜尋中所遇到的唯一唐代木建築。不僅如此，在這同一座大殿裏，我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。它們是稀世之珍，但加在一起它們就是獨一無二的。”
而他對自己的妻子也是讚譽有加：“這位年輕的建築學家，本身是個女人，將成為第一個發現中國最稀奇古廟的人，而該廟的施主竟然也是個女人，顯然不是一個偶然的巧合。”
是的，這當然不是巧合，這個天大的喜悅，是上天犒勞他愛憐的小女兒林徽因的最好禮物。佛光普照，這座千年古刹為徽因對中國古代建築的實地考察，畫上了一個最完美的句號。