『薬師寺縁起』によると、平城遷都に伴い創建された金堂は「瑪瑙めのうを以て鬘石かつらいしと為し、瑠璃を以て地と為しこれを敷く。黄金を以て縄と為し道を堺さかいす」ときらびやかに荘厳されていたようです。 『今昔物語集』によると薬師寺金堂には僧侶であっても入堂が許されず、特別なお堂だったことを伝えています。金堂は、室町時代に大風で破損し修理を重ねましたが、享禄の兵火(1528)により焼失してしまいました。 その後、郡山城主増田長盛公により仮金堂が建てられたものの、当初の二層の金堂を復興することはできませんでした。
昭和43年(1968)から始まった「百万巻お写経勧進による薬師寺金堂復興」により、仮金堂は解体され、昭和51年(1976)現在の金堂が再建されました。上層には、お写経が納められた納経蔵があります。

薬師如来の座る宣字形せんじがた台座は、類例を見ない意匠を凝らしたものとして有名です。框かまちにはギリシャ由来の葡萄唐草文様ぶどうからくさもんよう、ペルシャの蓮華文様が描かれます。 中段には四面に6つの窓があり、窓の中から裸形の力神（蕃人ばんじん）がのぞきます。また南北面の中段には堅牢地神けんろうぢしんが描かれ、柱状の須弥山しゅみせんとその上に座る薬師如来を支えています。 下框には四方に中国の霊獣である四神（東＝青龍・南＝朱雀・西＝白虎・北＝玄武）が表現されています。特に翼を大きく広げた朱雀、胴長に描かれた白虎、丸く円をかたどる玄武の姿は、高松塚古墳やキトラ古墳の装飾壁画とも類似しており、 白鳳時代の文化を今に伝えています。