据记载：信佛教的西夏太后常到大佛寺居住、朝拜，在此设道场，大作斋会。又传说蒙古别吉太后住在大佛寺，生下大元帝国的开国君主——元始祖忽必烈。别吉太后死后，灵柩也停殡在大佛寺。这些传闻，不见经传，是真是假，至今是谜。
南宋投降元朝的一位皇帝在此出家，不当皇帝了，转身却成了一代名僧。[在殿后的藏经阁里，还藏有唐宋以来的佛经6800余卷，其中一部明英宗敕赐的《大明三藏圣教北藏经》，为全国仅存的几部经书中最完整的一部。
元时，意大利旅行家马可.波罗来到张掖，被大佛寺的塑像精美宏伟建筑和张掖的繁华所叹引，曾留居一年之久。
元世祖忽必烈和元顺帝妥欢贴睦尔均出生于大佛寺。卧佛长睡睡千年长睡不醒; 问者永问问百世永问不明。
这是大佛寺山门的副楹联。大佛寺蕴涵有哪些秘密，令人疑问白世而不得其解呢?也许值得询问的问题太多了，不说别的，光涉及大佛寺的传说就扑朔迷离，不能不让人疑问。
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