第20窟大佛是云冈石窟最辉煌之作,窟前最初也有窟顶与前壁,早年崩塌,辽时建有木构窟檐建筑,不久也毁于兵火。大佛结跏趺坐,两侧各一立侍菩萨、一立佛,其西胁侍立佛与菩萨像已崩毁。后壁凿有东西相通的隧道。
窟前北魏时期修建的台阶原掩于废土层中,上世纪90年代初窟前考古发掘时重现。 北壁禅定坐卧,高肉髻,广额丰硕,眉间施白毫,鼻翼高耸,有八字髭。嘴角微微上翘,法相庄严。
袒右肩式袈裟,质地厚重,衣褶用曲回的折带纹表现,较多地保留了中亚犍陀罗艺术的成分。内著僧祗支,边饰精致的联珠、忍冬纹带。大佛身躯挺拔健硕,气韵雄放,彰显出北方游牧民族的彪悍与强大,是云冈石窟雕刻艺术的代表和象征,也是中国早期佛教雕刻艺术的空前杰作。