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法国摄影师艾米尔?基瑟尔是世界上最早拍摄吴哥窟照片的摄影师。1866年他发表的吴哥窟照片使人们可以目睹吴哥窟的雄伟风采。
1907年，暹罗将暹粒、马德望等省份归还柬埔寨。1908年起，法国远东学院开始对包括吴哥窟在内的大批吴哥古迹进行为期数十年的精心细致的修复工程。
吴哥窟的190米宽的护城河，如一道屏障，阻挡森林的围困，因此吴哥窟比其他吴哥古迹，保存得最完整。但仍然杂树丛生，有些树根深植入部分建筑物的红壤砖缝隙，逐渐将缝隙扩大，最后将红壤砖推落，使建筑物坍塌。
修复工程包括几个方面的工作：清除杂草、树林、积土、白蚁，稳定地基，支撑摇摇欲坠的建筑物，然后运用考古学家在希腊雅典和印度尼西亚爪哇等地古迹重建工作中发展起来的分析重建术，运用在吴哥古迹的重建上。
清理吴哥窟的工程在1911年完成，30年代，开始用分析重建术复原吴哥窟。分析重建法要求必须用遗址的原来材料，按原来的古代的建造方法复原遗址，只有在原物无存的情况下才允许适当使用代替物。
这项工作到了六十年代曾因柬埔寨政局动荡而停顿，于1990年代重新展开。吴哥寺在十四世纪中叶成为大乘佛教寺，因十三世纪时真腊国王阇耶跋摩七世奉大乘佛教为国教。
十五世纪初叶暹罗入侵吴哥之后，因暹罗人信奉上座部小乘佛教，吴哥寺变为上座部佛寺。此后吴哥寺一直是上座部小乘佛寺，延续至今。
吴哥窟的护城河呈长方形如口字，东西方向长1500米，南北方向长1350米。全长5700米；河面宽190米。护城河外岸有砂岩矮围栏围绕。
护城河上正西、正东各有一堤通吴哥窟西门、东门；东堤是一道土堤，西堤长200米，宽12米，上铺砂岩版，古时西堤是裹金的。护城河内岸留开一道30米宽的空地，围绕吴哥寺的红土石长方围墙。
围墙东西方向长1025米。南北方向阔802米，高4.5米。围墙正面中段是230米长的柱廊，中间树立三座塔门。正中的一座塔门，是吴哥窟的山门，它和左右两塔门有二重檐双排石柱画廊连通。画廊外侧（西侧）石柱顶部的天花板，装饰着莲花和玫瑰花图案。
各塔门都有纵通道、横通道，交叉成十字形，纵通道以出入寺院，横通道以游览画廊。此三座塔门的纵通道特别宽阔。可容大象通过，又名象门。
三座塔门的顶部塔冠，虽已残缺不全，但正中的一座，恰好比左右两座高些，仍然像一个山字形，多少保留着原来比例，和吴哥窟顶层正面看的三座宝塔相呼应。围墙的其他三面的塔门。较小和简单，而且只有小径可通。很少人去。
南塔门之下供奉一尊毗湿奴雕像。苏耶跋摩二世在位时，这尊毗湿奴像原本是供奉在吴哥寺顶层神庵内，在吴哥寺改宗佛教后，由顶层神庵请来此地守护。画廊内侧（东侧）是石壁，间以葫芦棂窗。画廊壁朝吴哥窟画廊女神浮雕
西的一面饰以舞女浮雕；画廊壁朝东的一面，装饰着跳舞或骑兽武士和飞天女神。门南的一尊飞天女神浮雕。是寺庙内独一无二露齿微笑的飞天女神。由围墙包围的寺庙大广场，占地面积82公顷。
除去位居中央的寺庙，这一片广场是古代城市和王宫的遗址，王宫遗址在寺北。如今古城和古王宫都荡然无存，满地被森林覆盖。只遗留下一些街道的轮廓。
由寺庙围墙西塔门通寺庙西山门的大路，宽9.5米，长约350米，高出地面1.5米，路面用砂岩石片铺砌；石路左右两边排列着七头眼镜蛇保护神。路南、北各有一座名为藏经阁的建筑物，其每个基点上都有出入口。
往东，路北，在藏经阁和寺庙之间，有一片荷塘，绽放各色荷花；路南对称位置的水塘，则是清水一泓。路段尽头是一条通吴哥寺庙山门的十字阳台，称为王台。王台左右有狮子守护。水塘和王台都是后人添加的。
十字王台尽头是吴哥寺的中心建筑群。它基本是由大、中、小三个以长方形回廊为周边的须弥座，依外大内小、下大上小的次序堆叠而成的三个围囿，中心矗立五座宝塔为顶点，象征须弥山。
美国学者艾丽娜曼妮卡解释这三层回廊各代表国王、婆罗门和月亮、毗湿奴。各回廊的每个基点上建立廊门，上中两层的回廊，四隅设置塔门，每层塔门的四座宝塔，中央宝塔形成五点梅花图案。
由于寺庙的朝西取向，因此上一层须弥座的位置，并非在下一层须弥座的正中，而是略略靠后偏东，为西边画廊留出更多空间；因为同样原故，西边的台阶不如东边台阶陡峭。
第一层的须弥座由砂岩石垒成，高出地面约3米；须弥座之上，有高3米许的回廊，围绕吴哥寺如口字。吴哥窟护城河。
回廊长方形，南北方向长190米，东西方向长220米。回廊四周，共有四座塔门和八座廊门，四隅各一座塔门，正西、正东各三座廊门，正北、正南各一座廊门。塔门和廊门有内、外二石阶，可通第一层内院、寺庙外院。
回廊的内侧墙壁既是寺的外墙兼巨型画廊。回廊的外侧，有两排并列的方石柱，其中一排支撑画廊拱顶，另一排支撑半拱顶边廊。回廊的二重檐拱顶，覆盖陶瓦，保护画廊壁上的石雕，不受日晒雨淋。
画廊的石壁，排列雕工精细的八幅巨型浮雕。每幅浮雕高二米余，长近百米。全长达七百余米，绕寺一周。浮雕描绘印度两篇着名梵文史诗《罗摩衍那》、《摩诃婆罗多》中的故事和一些吴哥王朝的历史。
从西北壁角按反时钟方向，西画廊展示罗摩衍那中阿逾陀国王子罗摩（rama）击败罗刹魔王罗波那（ravana）的场面，和摩诃婆罗多中佧拉婆族和班度族战争的故事。