在美国期间他发现中国的建筑经典——木结构建筑，其中唐代以前的木结构建筑很少在建筑史上有记载。回国之后梁思成开始了一生的对于中国古典建筑的研究、探索和保护工作。1937年6月的一天，北平尽管空气中有一丝紧张和不安，但大多数北京人还保持多年来形成的生活节奏。居住在北总部胡同三号的梁思成一家，正忙着准备出发去山西五台山，他们此行的目的是搜寻一座可能兴建于唐代的寺庙——大佛光寺，在此之前还从来没有人发现过保存完好的唐代木结构建筑。
宛平城外，日军正在进行实弹军事演习，演习的内容就是攻克北平，在此之前他们已经在卢沟桥一带制造了多起事端，都因为中国军队保持克制而没有扩大事态，可是一切迹象都表明，战争已经临近了。
梁思成并不是不关注实事，但是他的全部精力都已投在了即将进行的考察上。他那年36岁，是中国近代大思想家梁启超的长子，当时他是我国第一个研究中国古代建筑的学术机构——营造学社的重要成员，任法事部主任。
建筑是民族文化的结晶，是凝动的音乐，是永恒的艺术。
1937年6月22日，他们出发了。因为小时候一桩车祸留下的后遗症，梁思成的背部微微有点驼，一只脚略微有点跛，但他始终保持着充沛的活力。他的夫人林徽因也出身名门，是20世纪30年代中国有名的才女，和梁思成志同道合。1924年，梁思成和林徽因共赴美国费城的宾夕法尼亚大学留学，日后梁思成回忆说：“当我第一次去拜访林徽因时，她刚从英国回来，在交谈中，她谈到以后要学建筑，我当时连建筑是什么还不知道，徽因告诉我，那是包括艺术和工程技术为一体的一门学科，因为我喜爱绘画，所以我也选择了建筑这个专业。”
1927年，梁思成获宾夕法尼亚大学建筑学硕士学位。
佛光寺真的存在吗？如果能真的找到唐代古寺，对中国建筑史来说将是最重大的发现。
从1927年到1937年的十年，被称为中国资产阶级的黄金时代，民族经济接触现代科技进入了一个繁荣期，西方世界的物质文明大量涌入，动摇了中国文化界对本土文化的信心，而将目光投向了西方，忽视了对传统的注视。
1925年，梁启超把一本新近发现的古书寄给梁思成，在扉页上梁启超写到：“一千年前有此杰作，可为吾族文化之光宠。”这本书叫《营造法式》，作者是宋徽宗的工部侍郎李诫，著于公元1100年。它完整记录了当时宫殿建筑的各种建造图例和标准，是迄今为止中国最早的一部建筑标准手则。梁思成立即读了这本书，在一阵惊喜之后又感到莫大的苦恼，里面有太多术语还无法读懂，但他已经看到，研究中国建筑史的一扇大门已经打开，对于这本书的解读和研究，伴随了梁思成整整一生。
梁思成曾经说过，一个民族的自大和自卑，都源自于对于本民族历史文化的无知。只有了解自己的过去，才能够站在客观的立场上，产生深沉的民族自尊。在过去我们大多数中国人的观念当中，建筑不是艺术，顶多是一些工匠们的手艺活而已，正是有了像梁思成这样的一代建筑宗师和建筑教育家，我们才真正开始了一种对于中华民族建筑美学的认识。
从宾夕法尼亚大学毕业之后，梁思成决定转入哈佛大学研究生院，准备完成一篇中国宫殿式的博士论文。在这个过程里，梁思成发现，中国建筑史的研究还是一片空白。1928年2月，他告诉导师为了完成论文，必须回国去实地考察搜集资料，从此以后，梁思成回到了祖国，开始了他树立中国建筑史的事业。
1937年6月26号，梁思成一行人从北京乘火车到达太原，然后再乘坐公共汽车，在平原上经过三四个小时路程后到达五台县城。从五台县到佛光寺，梁思成他们走了整整一天，骑着驴行进在崎岖的山崖小道上，坡陡路窄，十分艰难。像这种探险般的野外考察，梁思成五年前就已经开始了。当时他刚刚加入营造学社，引发他们第一次实地考察的是一张照片。当时在北平的古楼展出了一张蓟县独乐寺照片，梁思成的同窗好友杨平宝看到以后告诉了梁思成，梁思成被照片中的巨大斗拱所震惊，他想这也许是一处早年的建筑物，于是决定实地去考察一下。
1932年4月，梁思成和两位营造学社的同事终于从北平出发，前往约80公里以外的河北省蓟县独乐寺。经梁思成考证，独乐寺史建于公元984年，是当时已知年代最早的木结构建筑。对独乐寺的实地考察，在当时是一个创举，这种方法意味着研究者不再是坐在家中，单纯以文字方式研究，而是走出去实地考察和寻找测量古代建筑，这是中国人用科学的方法，从实物中研究中国建筑的开始。第一次实地考察就获得如此重大的发现，这让梁思成兴奋异常，他迫切想知道，是否还有唐代木结构建筑。日本学者曾断言，中国已不存在唐以前的木构建筑，要看唐制木构建筑，人们只能到日本奈良。伊东忠太，日本近代建筑史史学博士，1936年，也就是“七七”事变爆发前一年，他在新出版的中国建筑史上提出一种观点：“究广大之中国，不论艺术，不论历史，以日本人当之皆较适当”，言下之意是，中国人不具备研究自己历史和艺术的能力。在20世纪那段艰难岁月中，中国面对国土被侵略，文化要丧失的双重危机。这时梁思成偶然看到一本画册《敦煌石窟图录》，这是法国汉学家，博西河在敦煌石窟实地拍摄的，他看到117号洞中有一张唐代壁画《五台山图》，绘制了佛教圣地五台山的全景，并指出了每座寺庙的名字，其中有一座叫大佛光寺。这让梁思成看到了发现唐代建筑的希望。1937年6月，梁思成和他心中的佛光寺越来越接近了。唐代建筑艺术是中国建筑发展的一次高峰，在建筑历史研究上也有着重大意义，可是由于年代久远，自然灾害和人为破坏，都使建筑的保存极为艰难。
从1932年到1937年间，梁思成已实地考察了137个县市，1823座古建筑，可是他一直期望发现的唐代木结构建筑，却一直从未出现过。
梁思成在文章中写到：自19世纪中叶以来，中国屡败于近代列强，使中国的知识分子和统治阶级对于一切国粹，都失去了信心。
古老的被抛弃了，佛教、道教被斥为纯粹的迷信，许多庙宇被没收并改做俗用，被反对传统的官员们用做学校、办公室、谷仓，甚至成了兵营、军火库和收容所，毫无纪律的大兵们，由于缺少燃料，竟把一切可拆的部件——隔扇、门、窗、栏杆甚至斗拱都拆下来烧火做饭。
在漫长的历史岁月当中，很多古典建筑精品遭到了搬迁甚至毁坏的命运，想到这一点梁思成真是痛心无比。那么他的问题是到底唐代木结构建筑在中国还有没有留存下来。在北京大学图书馆的资料当中梁思成发现，大佛光寺应该就在五台山的外围，可是一千多年前的建筑又是木结构，还能不能幸运地留存下来。梁思成这时候认为必须抓紧时间，赶快去找到大佛光寺，否则它很有可能毁于敌人的战火。
佛光寺，在1937年的夏天，梁思成走完了一段漫长的发现之路来到它的面前。那次建筑史上最辉煌发现的具体情形，我们已无法听到当事人的回忆，惟一的依据便是梁思成1944年10月发表在营造学社会刊上的一篇文章《记五台山佛光寺建筑》。1937年6月22日黄昏时分，梁思成一行到达豆村附近，这就是《敦煌石窟图录》一书中标有大佛光寺的大致位置。当年人烟稀少的豆村今天已成为豆村镇，有一万多人口，在镇中惟一的交叉路口，标明于此往北约五公里处，便是佛光寺所在。这段五公里的砂石路，直到今天游人还很少，正如梁思成当年所判断的那样，交通不便，香火冷落，寺僧贫苦，所以修理装饰都很困难，而正是这些原因，使佛光寺这座古老的建筑得以保存。
终于在1937年6月26日，大佛光寺向梁思成展示了它辉煌壮美的身姿。
它是一座雄伟的建筑，它有巨大、坚固和简洁的斗拱，超长的屋檐，一眼就能看出其年代已久远。但它能比我们以前发现的木建筑更古老吗？难道它就是敦煌石窟壁画中所展示的佛光寺吗？难道它就是我们梦寐以求的一座唐代木结构建筑吗？高大的门登时就被我们打开了，里面宽有七跨，在昏暗中显得更加辉煌无比。
然而真正的调查和判断是困难的，它究竟是不是唐代木构建筑，究竟建造于何年，千年的沧桑变迁中，它是否被后世彻底改建过。
6月27日，艰难的考证工作开始了。
佛光寺正殿居于十多米的高台之上，正殿横长三十四米，内殿纵深二十米，殿中有一座巨大的佛坛，赫然耸立佛像三十余尊，周边是一圈五百罗汉的塑像，整座殿宇净高近九米。
塑像、斗拱、梁架、藻井以及雕花的柱础都看过了，无论是单个还是总体，它们都明白无误地显示了晚唐时期的特点。
这时候，梁思成他们焦灼地想知道它的确切建造年代。
当梁思成踏进屋檐下的空隙时，他忽然看见梁架上，有古法“叉手”的做法是国内木构中的孤例，这种做法只有在唐代绘画中才有。这样的意外，使他们如获至宝。当他们终于从屋檐下，钻出来呼吸新鲜空气的时候，发现在背包里爬满了千百只臭虫。可是发现的重要性和意外收获，使得这些日子成为他多年来寻找古建筑中最快乐的时光。
6月28日，也就是梁思成在佛光寺的第三天，他们终于有了最重大的发现，林徽因注意到在一根大殿梁的根部有很淡的墨迹。这个发现对他们有如电击一般，没有比写在梁柱上或刻在石头上的日期更让人喜欢的东西了！那富丽堂皇的建筑已在面前，但怎样确认它的建造日期呢？唐朝从公元618年一直延续到公元906年，现在这带有淡淡字迹的木头即将提供盼望已久的答案。林徽因从下面各个角度辨认，离地两丈有余的横梁上的字迹，她依稀地看到“佛殿主女弟子宁公遇”，原来出资建造这座庙宇的是一位女施主。同样身为女性的林徽因激动担心，是否是自己的想象产生了幻觉？她快步跑出大厅，在她记忆中，外面台阶前面的金桩上似乎有同样的字迹，这绝不是一个偶然的巧合，在那座现在完全保护的顶桩上，赫然写着同样的句子：“佛殿主女弟子宁公遇”，金桩上刻着的年代是唐大中十一年，相当于公元857年，横梁和金桩上的字迹吻合在了一起。
那个身着便装，坐在平台一端，被巨大天王像挡住的女人，并不是僧人说的武则天，而正是出资建殿的施主——宁公遇本人。
佛光寺，一座建造在唐代857年的木结构建筑。那天夕阳西下，映得佛光寺一片红光，这是梁思成开始野外调查以来最高兴的一刻。他们将带去的全部的应急食品，沙丁鱼、饼干、牛奶、罐头统统打开，庆祝当时这一伟大发现。
这是他们这些年的搜寻中所遇到的惟一唐代木构建筑。不仅如此，在这同一座大殿里，他们找到了唐朝的绘画、唐朝的书法、唐朝的雕塑和唐朝的建筑。个别地说，它们是稀世之珍，但加在一起，它们就是独一无二的。
年仅36岁的梁思成，站在这座辉煌的古庙前激动不已，而战争来了，这一中国建筑史上最伟大的发现，顿时显得无足轻重，整个民族在为生存而流血，作为一个建筑学者的梁思成，只能以执著而漠然的方式，完成他那一代人应该完成的发现。
1937年7月9日，北平晨报上登出一则消息，说是梁思成从五台佛光寺打电报回北京，报告发现了唐代建筑寺院，而就在这张报纸的第三版上，还报道了七七事变的消息。
