據記載：信佛教的西夏太後常到大佛寺居住、朝拜，在此設道場，大作齋會。又傳說蒙古別吉太後住在大佛寺，生下大元帝國的開國君主——元始祖忽必烈。別吉太後死後，靈柩也停殯在大佛寺。這些傳聞，不見經傳，是真是假，至今是謎。
南宋投降元朝的壹位皇帝在此出家，不當皇帝了，轉身卻成了壹代名僧。[在殿後的藏經閣裏，還藏有唐宋以來的佛經6800余卷，其中壹部明英宗敕賜的《大明三藏聖教北藏經》，為全國僅存的幾部經書中最完整的壹部。
元時，意大利旅行家馬可.波羅來到張掖，被大佛寺的塑像精美宏偉建築和張掖的繁華所嘆引，曾留居壹年之久。
元世祖忽必烈和元順帝妥歡貼睦爾均出生於大佛寺。臥佛長睡睡千年長睡不醒； 問者永問問百世永問不明。
這是大佛寺山門的副楹聯。大佛寺蘊涵有哪些秘密，令人疑問白世而不得其解呢？也許值得詢問的問題太多了，不說別的，光涉及大佛寺的傳說就撲朔迷離，不能不讓人疑問。