Ангкор-Ват стал вершиной и итогом развития кхмерской храмовой архитектуры.
По сравнению с более ранними ансамблями в нём всё укрупнено и соразмеренно: соотношение протяжённой торжественной дороги, ведущей к тройному порталу, обходных галерей и видных издали силуэтов башен — центральной и четырёх угловых, по форме напоминающих бутон лотоса и возвышающихся на ступенчатом основании. При взгляде издали Ангкор-Ват поражает лёгкостью и гармонией, несмотря на огромные размеры памятника (1500×1300 м, общая высота 65 м). Впечатляет многообразие чередующихся внутренних двориков, балюстрад, лестниц, стен, украшенных рельефами, декоративных скульптур, резных наверший башен и павильонов. При чётком геометрическом плане ансамбль кажется удивительно пластичным благодаря сложному соотношению освещённых ярким южным солнцем и погружённых в глубокую тень деталей. Кхмерские зодчие умели учитывать законы оптического восприятия архитектурных сооружений, зависимость впечатления от расстояния и места обзора. Крупные изваяния священных змей — нагов (непременный элемент всех кхмерских сооружений) и фигуры фантастических львов-охранителей располагаются в точках, наиболее благоприятных для восприятия, способствуя логической связанности всех частей ансамбля. Особую роль играют скульптурные рельефы, огромные по протяжённости (их общая площадь составляет два квадратных километра!) и разнообразные по сюжетам.
В бесконечных вариантах сочетаний фигур с растительным и геометрическим орнаментом обнаруживаются многовековые традиции народного ремесла резчиков по дереву, приёмы которого были перенесены на обработку камня. Искусные мастера превращали блоки серого, голубоватого, розового, жёлтого песчаника то в лёгкое, как будто невесомое, кружево, то в чувственные фигуры небесных танцовщиц, то в стремительные и напряжённые тела сражающихся воинов.
В галерее первого этажа Ангкор-Вата, предназначенной для ритуального обхода храма верующими, расположены восемь рельефов двухметровой высоты. В основе их сюжетов — повествования о подвигах правителя страны, сцены битв бога Вишну с демонами, эпизоды из индийской эпической поэмы «Махабхарата». Главный эффект создают силуэты фигур, заполняющие всё пространство и иногда перекрывающие друг друга. Для художника важнее всего общий ритм стремительного движения боевых колесниц или мерно шагающих колонн воинов. Рельефы второго этажа, с его открытыми площадками и крытыми галереями, предназначенными для уединения и размышлений, заполнены совершенно иными образами. Это расположенные поодиночке и группами фигуры «небесных танцовщиц» в высоких головных уборах и закрывающих нижнюю часть тела лёгких одеждах. Их около двух тысяч — улыбающихся, задумчивых и грустных. Удивительно грациозны и ритмичны их движения: жесты, наклоны головы, повороты корпуса. Скорее всего, первоначально рельефы были дополнены живописью.