灵岩寺千佛殿始建于唐贞观年间（627-649年），宋嘉祐和明嘉靖、万历年间重修，现存木结构为明代建筑。

千佛殿内有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），由盖忠等人雕塑。八尊补塑于明万历年间（1573-1620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。

古代工匠们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。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。

东侧第一尊是东土初祖达摩尊者，他来到中国后入嵩山少林寺面壁十年，终于得到禅定静虑，消除杂念，顿悟成佛的方法，是为禅学，因此达摩被奉为中国禅宗的初祖，目前禅宗是中国佛教中势力最大、最富生机的一支。

东第十四尊是鸠摩罗什，后秦僧人，中国四大译经家（鸠摩罗什、真谛、玄奘、义净）之一。半岁会说话，三岁能认字，五岁开始博览群书，七岁随母出家，每天能背诵三万六千偈颂。到后秦弘始三年（410年）皇帝姚兴迎鸠摩罗什至长安，于圭峰山下率众僧住此译经，有“三千弟子共翻经”之说。

西第七尊是天台醉菩提济颠和尚，济颠和尚，俗称济公，民间传说很多。法号道济大师，浙江天台人，俗姓李，出家灵隐寺，后移净慈寺，他不守戒律，与市井沉浮，但他为重建净慈寺，传播佛法，出了大力，世人称之为“神僧”。

西第十一尊是摩诃罗老比丘，在他的塑像体内剥离出一尊完整的铁胎罗汉，腔体中空，双手抱拳，结跏趺坐，头部模制，眼球嵌琉璃珠，局部有施彩痕迹。

西十三尊是灵岩寺开山祖师朗公。朗公是京兆人，前秦皇始元年（351）入泰山，与灵岩隐士张忠交好，常到灵岩说法，并创建灵岩寺，多位帝王都以厚礼相赠，后卒于泰山，终年八十五岁。

西第十七尊是太湖慧可神光尊者，达摩四大弟子之一，“自断右臂”向达摩学佛，后被尊为禅宗二祖。