โบราณสถานประเภทปราสาทหิน โดยทั่วไปจะมีทับหลังตั้งอยู่เหนือกรอบประตูทางเข้าเสมอ ทับหลังนี้เป็นภาพจำหลักเล่าเรื่องต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นคติความเชื่อเกี่ยวกับศาสนา ภาพจำหลักทับหลังปราสาทหินสระกำแพงใหญ่เป็นศิลปะเขมรแบบคลังต่อบาปวน ที่เจริญรุ่งเรืองอยู่ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 16 ทับหลังที่พบที่ปราสาทหินสระกำแพงใหญ่มี่มากถึง 13 แผ่นอยู่ภายในบริเวณปราสาทสระกำแพงใหญ่ ทับหลังที่น่าสนใจได้แก่

1. ทับหลังนารายณ์บรรทมสินธุ์
2. ทับหลังพระกฤษณะประลองกำลังกับม้า
3. ทับหลังพระศิวะทรงโคนนทิ
4. ทับหลังคชลักษมี
5. ทับหลังพระอินทร์ทรงช้างเอราวัณ
6. ทับหลังหนุมานถวายแหวน