Der 156 x 141 Meter große Bayon Tempel wurde gegen Ende des 12. bis Anfang des 13. Jahrhunderts zur Zeit von König Jayavarman VII erbaut. Der ursprüngliche Namen Madhyadri ging im Laufe der Jahrhunderte verloren.
Als Haupttempel der Stadt Angkor Thom verfügt er sowohl über hinduistische wie auch buddhistische Elemente. Als Besonderheit gilt das, vom Grund gemessen, 47 Meter hohe zentrale Heiligtum in der Mitte der Anlage. Es weist an Stelle des üblichen Quadrats eine runde Bauform auf.
Da der Bayon Tempel von mehreren nachfolgenden Herrschern nach ihren Vorstellungen weitergenutzt und entsprechend erweitert wurde findet man heute eine Vielzahl kleiner Treppen und Gänge.
Am Eindrucksvollsten sind jedoch die Rund 200 in Stein gemeißelten Gesichter. Von 49 oder - je nach Quelle 54 ursprünglichen Türmen stehen heute noch 37. Die meisten dieser Türme haben in jede der vier Himmelsrichtungen ein bis zu 7 Meter hohes steinernes Gesicht. Als Vorlage dieser mehr oder weniger lächelnden Gesichter soll entweder der damals herrschende König Jayavarman VII - oder - Bodhisattva Lokeshvarale (Avalokiteshvara) gedient haben. Avalokiteshvara ist ein Erleuchtungswesen im Mahayana-Buddhismus.
Die Anlage ist von einer äußeren und einer inneren Galerie geprägt. Die Galerien sind reich an Fresken und erzählen Geschichten von Kriegen gegen die Cham (heute Südvietnam), dem Tonle Sap See, dem Leben der Khmer und aus der hinduistischen Mythologie.
Die zwei gezeigten Buddha Statuen waren früher Bestandteil des Tempels. Ein nachfolgender Herrscher mit hinduistischer Glaubensausrichtung lies diese jedoch entfernen. Die Stauten wurden bei Restaurationsarbeiten in einem Steinhaufen gefunden und nach Restaurierung an ihre heutigen Plätze gebracht.
Die alte Königshauptstadt Angkor Thom ist von einer quadratisch angeordneten Mauer mit je 3 km Seitenlänge umgeben. Innerhalb des Walls befindet sich heute neben einigen kleineren Bauwerken und viel Dschungel auch der mächtige Gesichter Tempel Bayon. Der äußere Wall von Angkor Thom ist ähnlich wie Angkor Wat von einem künstlichen Wassergraben geschützt. Die Mauer besitzt 5 Tore.
Die mit je vier Gesichtern gekrönten Tore sind in jede Haupthimmelsrichtung zentral angeordnet. Im Osten kommt noch das Victory Gate hinzu. Bei Touristen besonders beliebt ist das South Gate (Süd Tor) und das Victory Gate (Sieges Tor). Außer dem Ost-Tor sind alle Tor mittels heute noch nutzbaren Dämme über den Wassergraben mit der Außenwelt verbunden.
Angkor Thom war die letzte Hauptstadt des gigantischen Angkor-Reiches. Zahlreiche Kriege mit Siam und selbst verschuldete Klimaveränderungen und in dessen Folge Probleme mit der Wasserversorgung bereiteten der Khmer-Hochkultur im 15. Jahrhundert ein Ende.